如果你是一名驢友，你一定遇到過(guò)這種情況：在野外時(shí)，飲用水已經(jīng)喝完，千辛萬(wàn)苦尋找到水源時(shí)，擔(dān)心水里有細(xì)菌而不敢飲用，干渴難耐的你只得賭一把，希望喝完水的你不會(huì)生病或者發(fā)燒。針對(duì)此種飲用水的安全問(wèn)題，斯坦福大學(xué)的研究者們最近研發(fā)出一種微型設(shè)備，它能充分利用太陽(yáng)光線中的紫外線和可見(jiàn)光，殺死水中99.99%的微生物細(xì)菌，短短 20 分鐘就能對(duì)水起到徹底凈化作用。

你所不了解的太陽(yáng)光譜

太陽(yáng)電磁輻射中 99.9% 的能量集中在可見(jiàn)光區(qū)、紅外區(qū)和紫外區(qū)，三者的百分比分別為 50%、43%、7%；其中，紫外區(qū)的紫外線所含太陽(yáng)輻射能只有 4%。而目前人類對(duì)紫外線的運(yùn)用是最廣泛的，比如用太陽(yáng)光線給水消毒時(shí)，其實(shí)主要是紫外線在起作用。

然而，紫外線設(shè)備給水消毒時(shí)，效率并不高，往往需要 48 小時(shí)，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。如何提高消毒效率呢？斯坦福大學(xué)的研究者們給出的答案是：充分利用可見(jiàn)光區(qū)的太陽(yáng)輻射能。

它如何起作用？

這個(gè)設(shè)備尺寸僅有 1cm×2cm，僅比一顆益達(dá)口香糖略大，外表看上去像一小塊黑色玻璃，玻璃表面涂有一層納米級(jí)別的二硫化鉬。在顯微鏡觀察下，我們能看到極其微小的二硫化鉬「墻壁」，它們一塊塊堆疊在矩形玻璃表面，看上去既像一個(gè)小型迷宮，又像人的指紋。這塊小玻璃不僅能利用紫外線，還能利用太陽(yáng)光譜里的可見(jiàn)光。

使用時(shí)，我們只需將這塊小玻璃放入水中，然后將水放置在陽(yáng)光下。當(dāng)二硫化鉬與可見(jiàn)光相遇時(shí)，二硫化鉬能變成光催化劑，接著產(chǎn)出過(guò)氧化氫（雙氧水），從而殺死絕大部分細(xì)菌。在殺死細(xì)菌后，這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)自動(dòng)分解為水和氧。

實(shí)際效果如何？

斯坦福大學(xué)材料與能源學(xué)院首席研究員劉沖（音譯）向第四能源記者表示，「在我們的測(cè)試?yán)�，將小玻璃放�?25 毫升水里，只需 20 分鐘，就能殺死水里 99.99% 的細(xì)菌�！�

與傳統(tǒng)的凈水方式相比，這種方式無(wú)疑效率更高，并且簡(jiǎn)便易行；另外，無(wú)須將水燒開(kāi)，某種程度上也節(jié)省了能源。

但是，目前使用該設(shè)備凈水也有其局限：它只能消除水中的大腸桿菌和乳酸桿菌，而對(duì)于被有毒化學(xué)物質(zhì)和病毒污染的水體，則無(wú)法起作用。

研究進(jìn)展

在真正推向市場(chǎng)之前，斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)仍然還有許多工作要做，目前為止，他們已測(cè)試了 3 種細(xì)菌，均取得了比較理想的實(shí)驗(yàn)效果。劉沖向筆者透露，「爭(zhēng)取在未來(lái) 3-5 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)�！�

令人欣慰的是，生產(chǎn)這種設(shè)備所需的原料成本低廉，且極易量產(chǎn)，因此這項(xiàng)技術(shù)能快速推廣普及。一旦該設(shè)備實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，許多發(fā)展中國(guó)家的人們將從中受益，據(jù)聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球仍有 6 億多人口無(wú)法獲取純凈的飲用水。

該項(xiàng)目得到了美國(guó)能源部的資金支持，研究論文已發(fā)表在 8 月 15 日《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版納米技技術(shù)板塊。

**本文作者張龍華，文章首發(fā)第四能源（微信號(hào)：FourthEnergy），轉(zhuǎn)載請(qǐng)與頭條號(hào)作者取得聯(lián)系。

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