Structural Engineering of Ionic MOF@COF Heterointerface for Exciton-Boosting Sunlight-Driven Photocatalytic Filter

光催化 材料科学 阳光 纳米技术 纳米复合材料 单线态氧 化学 光学 催化作用 生物化学 物理 有机化学 氧气
作者
Yite Li,Liqian Liu,Meng Tian,Lei Wang,Zhigang Xie
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (3): 2932-2942 被引量:37
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c11339
摘要

Sunlight-driven photocatalytic filters against pathogenic bioaerosols have attracted a lot of interest. However, developing an efficient interception system that shows enhanced visible-light harvesting, controllable charge dynamic, and boosted ROS generation remains a grand challenge. Here, we designed an ionic ZIF-8@iCOF nanocomposite as a sunlight-driven photocatalytic filter through elaborate structural engineering of the heterointerface between ZIF-8 and cationic iCOF layers. The photoactive experiments reveal significant improvements in the visible light absorption and sunlight-driven exciton-enhanced intersystem crossing to boost the generation of singlet oxygen (220%) and also obtain antibacterial efficiency of 99.99999% after 15 min irradiation. After combining with commercial polymer, resultant ZIF-8@iCOF/polyacrylonitrile (PAN) fibrous membranes exhibited high interception efficiency for both PM10 and PM2.5 (98%), being close to the commercial N95. This fibrous membrane also possesses good biocompatibility and strong elimination of bacteria under sunlight conditions, satisfying for the long-lasting contact usage. This finding not only showcases the promise of the porous materials-based fibrous membranes for efficient photocatalytic filter against pathogenic bioaerosols but also highlights the importance of accurate structural engineering for the advancement of sunlight-driven photocatalytic systems in environment and energy-related fields.
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