由于全年太阳辐射充足，光催化水消毒技术在偏远地区具有很高的应用前景。然而，粉末状光催化剂的实际应用受到贫营养地表水中抗逆细菌的有限回收和低效灭活的阻碍。
2025年1月24日，北京师范大学李阳教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Silver single atoms and nanoparticles on floatable monolithic photocatalysts for synergistic solar water disinfection》的研究论文，Jian Wang为论文第一作者，李阳教授为论文通讯作者。
在本文中，作者制备了一种ZIF-8-NH2负载Ag单原子和纳米粒子 (AgSA+NP) 的可浮动整体式光催化剂（AgSA+NP/ZIF）。
原子分散的Ag位点形成Ag-N电荷桥，延长电荷载流子的寿命，从而促进活性氧 （ROS）的产生。等离子体Ag纳米粒子的光热效应降低了细菌对ROS的抵抗力，并损害了DNA修复能力。
在太阳光照射下，Ag单原子和纳米颗粒的协同作用使得4.0 cm2 AgSA+NP/ZIF能够在30分钟内对贫营养地表水中的抗应激大肠杆菌（E.coli）实现超过6.0 log的灭活（99.9999%）。
此外，36 cm2 AgSA+NP/ZIF可对至少10.0 L地表水进行消毒，满足世界卫生组织（WHO）建议的人均每日饮用水分配量（8.0 L）。
本研究提出了一种分散且可持续的偏远地区水消毒方法。
图1：可浮动整体式光催化剂合成及作用示意图
图2：AgSA+NP/ZIF的结构表征
图3：光催化剂的光学和光热性能
作者研究了一种可浮动整体式光催化剂（AgSA+NP/ZIF），该催化剂负载有ZIF-8-NH2上的Ag单原子和纳米颗粒，用于太阳能驱动的水消毒。研究发现，Ag单原子和纳米颗粒的协同效应显著提高了光催化剂的性能。
该研究不仅提供了一种高效、可持续的偏远地区水消毒方法，还为设计新型光催化剂提供了理论依据。通过结合Ag单原子和纳米粒子的光热效应，显著提高了光催化剂的消毒效率，为解决全球水资源短缺和水污染问题提供了新的思路。
Wang, J., Zhang, J., Li, Y. et al. Silver single atoms and nanoparticles on floatable monolithic photocatalysts for synergistic solar water disinfection. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56339-2.
