化学学报 ›› 2024, Vol. 82 ›› Issue (9): 962-970.DOI: 10.6023/A24050161 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:
2024-05-18
发布日期:
2024-08-13
基金资助:
Jian Kang, Zixuan Shi, Jingmei Li*()
Received:
2024-05-18
Published:
2024-08-13
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本工作采用简易的水热合成法合成了一种具有高抗菌性能的Mn-ZnO复合无机光催化材料. 通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱、紫外-可见漫反射吸收光谱等方法对其进行了表征, 证实了材料的成功制备同时表明Mn的引入提高了电子-空穴对的分离效率; 光催化抗菌实验结果表明锰掺杂量为质量分数1%的Mn-ZnO复合材料对细菌的光催化抗菌性能显著高于单一的ZnO纳米材料. 在LED光的驱动下, Mn-ZnO复合材料的浓度仅需125 mg/L时, 其对大肠杆菌(E. coli)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的抗菌效率在较短时间内即可分别达到98.33%、100%和100%. 这说明Mn-ZnO复合光催化材料对细菌的杀伤效果十分高效且具有广谱抗菌性, 只需要很短的时间且极低的浓度就可以将多种病原微生物快速杀灭. 而3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐法(MTT)实验证明所合成的这种高抗菌性复合光催化材料在实验浓度下具有良好的生物相容性. 本研究提供了一种廉价、绿色、简单易制备的方法合成了高抗菌性能的光催化材料, 该材料也有望投入到污水处理当中, 在实际抗菌领域拥有广阔的应用前景.
康健, 石梓煊, 李景梅. 高抗菌性光催化材料的制备及LED光驱动其抗菌性能研究[J]. 化学学报, 2024, 82(9): 962-970.
Jian Kang, Zixuan Shi, Jingmei Li. Preparation of Highly Antimicrobial Composites and Study of Photocatalytic Antimicrobial Properties Driven by LED Light[J]. Acta Chimica Sinica, 2024, 82(9): 962-970.
[1] |
Huang L. Biol. Chem. Eng. 2019, 5, 135 (in Chinese).
|
(黄亮, 生物化工, 2019, 5, 135.)
|
|
[2] |
Wen G. Q. J. China Prescr. Drug 2022, 20, 186 (in Chinese).
|
(温国琴, 中国处方药, 2022, 20, 186.)
|
|
[3] |
Vincent J. L.; Sakr Y.; Singer M.; Martin-Loeches I.; Machado F. R.; Marshall J. C.; Finfer S.; Pelosi P.; Brazzi L.; Aditianingsih D.; Timsit J. F.; Du B.; Wittebole X.; Máca J.; Kannan S.; Gorordo-Delsol L. A.; De Waele J. J.; Mehta Y.; Bonten M. J. M.; Khanna A. K.; Kollef M.; Human M.; Angus D. C. JAMA 2020, 323, 1478.
|
[4] |
Lv X. N. Chin. J. Anim. Husbandry Vet. Med. 2018, 5, 51 (in Chinese).
|
(吕新年, 畜牧兽医科技信息, 2018, 5, 51.)
|
|
[5] |
Chen C. L.; Zhai S. Q.; Fu L. Z. Livest. Poult. Industry 2018, 29, 47 (in Chinese).
|
(陈春林, 翟少钦, 付利芝, 畜禽业, 2018, 29, 47.)
|
|
[6] |
Liu T.; Xiao Y. Y. Chin. J. Infect. Control 2023, 22, 995 (in Chinese).
|
(刘婷, 肖园园, 中国感染控制杂志, 2023, 22, 995.)
|
|
[7] |
Prasetya H.; Agustina L.; Rinovian A.; Muttaqin F. IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 2022, 986, 12002.
|
[8] |
Song J.; Ashtar M.; Yang Y.; Liu Y.; Chen M.; Cao D. J. Semiconduct. 2023, 44, 111701.
|
[9] |
Zhang L.; Hou S.; Wang T.; Liu S.; Gao X.; Wang C.; Wang G. Small 2022, 18, 2202252.
|
[10] |
Adak M. K.; Mondal D.; Mahato U.; Basak H. K.; Mandal S.; Das A.; Chakraborty B.; Dhak D. Int. J. Hydrogen Energy 2023, 48, 39910.
|
[11] |
Zhu H. W.; Pan Y. S.; Wang Y. Q.; Xiang Y. L.; Han R.; Huang R. J. Nano Res. 2024, 82, 55.
|
[12] |
Kanmani S.; Dileepan A. B. J. Environ. Manage. 2023, 345, 118794.
|
[13] |
Zhao J. J. Shanxi Chem. Industry 2020, 40, 24 (in Chinese).
|
(赵巾巾, 山西化工, 2020, 40, 24.)
|
|
[14] |
Gomez-Gonzalez M. A.; Koronfel M. A.; Goode A. E.; Al-Ejji M.; Voulvoulis N.; Parker J. E.; Quinn P. D.; Scott T. B.; Xie F.; Yallop M. L.; Porter A. E.; Ryan M. P. ACS Nano 2019, 13, 11049.
doi: 10.1021/acsnano.9b02866 pmid: 31525960 |
[15] |
Li S.; Sun J.; Guan J. Chin. J. Catal. 2021, 42, 511.
|
[16] |
Ran B.; Ran L.; Wang Z.; Liao J.; Li D.; Chen K.; Cai W.; Hou J.; Peng X. Chem. Rev. 2023, 123, 12371.
|
[17] |
Zhang Q.; Du R.; Tan C.; Chen P.; Yu G.; Deng S. J. Hazard. Mater. 2021, 403, 123582.
|
[18] |
Li B.; Meng X.; Yue Y.; Gao F. J. Wuhan Univ. Technol. Mater. Sci. Ed. 2024, 39, 309.
|
[19] |
Gao Y.; Zhai X.; Zhang Y.; Guan F.; Liu N.; Wang X.; Zhang J.; Hou B.; Duan J. Nano Mater. Sci. 2023, 5, 177.
|
[20] |
Khavar A. H. C.; Khazaee Z.; Mahjoub A. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023, 30, 18461.
|
[21] |
Chen Y.; Tang X.; Gao X.; Zhang B.; Luo Y.; Yao X. Ceram. Int. 2019, 45, 15505.
|
[22] |
Baig F.; Zaheer Z.; Khan Z.; Qasim F. Opt. Quantum Electron. 2024, 56, 715.
|
[23] |
Ambujam K.; Sridevi A.; Meivel S.; Chinnusamy T. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2024, 35, 578.
|
[24] |
Fomekong R. L.; Yontchoum P. K.; Ntep T. J. M.; Kamta H. M. T.; Tsobnang P. K. Adv. Energy Sustain. Res. 2024, 5, 2300232.
|
[25] |
Mondal S.; Jamal M.; Ayon S. A.; Anik M. J. F.; Billah M. M. J. Rare Earths 2023, 42, 859.
|
[26] |
Asif N.; Fatima S.; Aziz M. N.; Zaki A.; Fatma T. Bioorg. Chem. 2021, 113, 104999.
|
[27] |
Ponnamma D.; Cabibihan J. J.; Rajan M.; Pethaiah S. S.; Deshmukh K.; Gogoi J. P.; Pasha S. K.; Ahamed M. B.; Krishnegowda J.; Chandrashekar B. N.; Polu A. R.; Cheng C. Mater. Sci. Eng. C 2019, 98, 1210.
|
[28] |
Putri A. E.; Roza L.; Budi S.; Umar A. A.; Fauzia V. Appl. Surf. Sci. 2021, 536, 147847.
|
[29] |
Tata P.; Ganesan R.; Dutta J. R. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 2024, 250, 112815.
|
[30] |
Van Embden J.; Gross S.; Kittilstved K. R.; Della Gaspera E. Chem. Rev. 2022, 123, 271.
|
[31] |
Liang S.; Zhang D.; Pu X.; Yao X.; Han R.; Yin J.; Ren X. Sep. Purif. Technol. 2019, 210, 786.
|
[32] |
Liu W.; Zhou M.; Fu H. J. Environ. Chem. Eng. 2023, 11, 110926.
|
[33] |
Liu X.; Yan C.; Wang Y.; Zhang P.; Yan S.; Zhuang J.; Zhu X.; Yang F. Fuel 2023, 349, 128758.
|
[34] |
Lage V. M. A.; Rodríguez-Fernández C.; Vieira F. S.; Da Silva R. T.; Bernardi M. I. B.; De Lima Jr M. M.; Cantarero A.; De Carvalho H. B. Acta Mater. 2023, 259, 119258.
|
[35] |
Aguilar N.; Rozas S.; Escamilla E.; Rumbo C.; Martel S.; Barros R.; Marcos P. A.; Bol A.; Aparicio S. Surf. Interfaces 2024, 46, 103965.
|
[36] |
Vrithias N. R.; Katsara K.; Papoutsakis L.; Papadakis V. M.; Viskadourakis Z.; Remediakis I. N.; Kenanakis G. Materials 2023, 16, 5672.
|
[37] |
Iqbal T.; Afzal M.; Al-Asbahi B. A.; Afsheen S.; Maryam I.; Mushtaq A.; Kausar S.; Ashraf A. Mater. Sci. Semicond. Process. 2024, 173, 108152.
|
[38] |
Senol S.; Yalcin B.; Ozugurlu E.; Arda L. Mater. Res. Express 2020, 7, 015079.
|
[39] |
Aadnan I.; Zegaoui O.; El Mragui A.; Daou I.; Moussout H.; Esteves Da Silva J. C. Catalysts 2022, 12, 1382.
|
[40] |
Vallejo W.; Cantillo A.; Díaz-Uribe C. Heliyon 2023, 9, e20809
|
[41] |
Guo H.; Liu F. H.; Fu X.; Li X. L.; Peng X. Y.; Feng S. L. J. Synth. Cryst. 2020, 49, 1699 (in Chinese).
|
(郭慧, 刘方华, 付翔, 李香兰, 彭小英, 冯胜雷, 人工晶体学报, 2020, 49, 1699.)
|
|
[42] |
Pan H.; Hu Y.; Wu X. W.; Su Q. H. J. Synth. Cryst. 2018, 47, 2498 (in Chinese).
|
(潘会, 胡轶, 兀晓文, 苏巧红, 人工晶体学报, 2018, 47, 2498.)
|
|
[43] |
Güneri E.; Henry J.; Göde F.; Özpozan N. K. J. Cent. South Univ. 2023, 30, 691.
|
[44] |
Janani F. Z.; Khiar H.; Taoufik N.; Sadiq M.; Favier L.; Ezzat A. O.; Elhalil A.; Barka N. Environ. Sci. Pollut. Res. 2024, 31, 25373.
|
[45] |
Tian B.; Tian R.; Liu S.; Wang Y.; Gai S.; Xie Y.; Yang D.; He F.; Yang P.; Lin J. Adv. Mater. 2023, 35, 2304262.
|
[46] |
Aryee A. A.; Dovi E.; Han R.; Li Z.; Qu L. J. Colloid Interface Sci. 2021, 598, 69.
|
[47] |
Singh N.; Shah K.; Pramanik B. K. Environ. Res. 2023, 233, 116484.
|
[48] |
Raza A.; Shoeb M.; Mashkoor F.; Rahaman S.; Mobin M.; Jeong C.; Ansari M. Y.; Ahmad A. Mater. Chem. Phys. 2022, 286, 126173.
|
[49] |
Xie Q.; Liu X.; Liu H. Superlattices Microstruct. 2020, 139, 106391.
|
[50] |
Ramesh A.; Gavaskar D.; Nagaraju P.; Duvvuri S.; Vanjari S. R. K.; Subrahmanyam C. Appl. Surf. Sci. Adv. 2022, 12, 100349.
|
[51] |
Kononenko V.; Repar N.; Marušič N.; Drašler B.; Romih T.; Hočevar S.; Drobne D. Toxicol. Vitro 2017, 40, 256.
|
[52] |
Perumal P.; Sathakkathulla N. A.; Kumaran K.; Ravikumar R.; Selvaraj J. J.; Nagendran V.; Gurusamy M. Sci. Rep. 2024, 14, 2204.
|
[53] |
Gupta J.; Hassan P.; Barick K. Mater. Today Proc. 2021, 42, 926.
|
[54] |
Basnet P.; Samanta D.; Chanu T. I.; Chatterjee S. J. Alloys Compd. 2021, 867, 158870.
|
[55] |
Wang X.; Liu B.; Ma S.; Zhang Y.; Wang L.; Zhu G.; Huang W.; Wang S. Nat. Commun. 2024, 15, 2600.
doi: 10.1038/s41467-024-47022-z pmid: 38521830 |
[56] |
Godoy-Gallardo M.; Eckhard U.; Delgado L. M.; De Roo Puente Y. J. D.; Hoyos-Nogués M.; Gil F. J.; Perez R. A. Bioact. Mater. 2021, 6, 4470.
doi: 10.1016/j.bioactmat.2021.04.033 pmid: 34027235 |
[57] |
Li J.; Yuan H.; Zhang Q.; Luo K.; Liu Y.; Hu W.; Xu M.; Xu S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 27272.
|
[58] |
Chen J.; Shan M.; Zhu H.; Zhang S.; Li J.; Li L. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023, 30, 55498.
|
[1] | 张帆帆, 蔡元韬, 陶剑波, 常国菊, 郭欣辰, 郝仕油. Zn, C引入量和煅烧温度对ZnO/C/CeO2光催化还原Cu2+效率的影响[J]. 化学学报, 2024, 82(8): 871-878. |
[2] | 李康葵, 龙先扬, 黄岳, 祝诗发. 可见光介导炔烃的自由基1,2-官能团化反应新进展[J]. 化学学报, 2024, 82(6): 658-676. |
[3] | 王国景, 陈永辉, 张秀芹, 张俊笙, 徐俊敏, 王静. 氧空位控制BiVO4晶面异质结的磁性和光电催化性能[J]. 化学学报, 2024, 82(4): 409-415. |
[4] | 黄广峥, 李坤玮, 罗艳楠, 张强, 潘远龙, 高洪林. 水热后处理构建K掺杂和表面缺陷g-C3N4纳米片促进光催化制氢[J]. 化学学报, 2024, 82(3): 314-322. |
[5] | 陈健强, 朱钢国, 吴劼. 镍催化氮杂环丙烷的开环偶联反应研究[J]. 化学学报, 2024, 82(2): 190-212. |
[6] | 王志强, 苏进展. 磷酸钴修饰Cu3V2O8/ZnO光阳极的动力学特性及光电化学水分解研究[J]. 化学学报, 2024, 82(1): 26-35. |
[7] | 韩玉淳, 王毅琳. 长效抗菌材料的研究现状与展望★[J]. 化学学报, 2023, 81(9): 1196-1201. |
[8] | 王华高, 程群峰. 冰模板技术仿生构筑层状高分子纳米复合材料的研究进展★[J]. 化学学报, 2023, 81(9): 1231-1239. |
[9] | 吴宇晗, 张栋栋, 尹宏宇, 陈正男, 赵文, 匙玉华. “双碳”目标下Janus In2S2X光催化还原CO2的密度泛函理论研究[J]. 化学学报, 2023, 81(9): 1148-1156. |
[10] | 刘嘉文, 林玮璜, 王惟嘉, 郭学益, 杨英. Cu1.94S-SnS纳米异质结的合成及其光催化降解研究[J]. 化学学报, 2023, 81(7): 725-734. |
[11] | 何明慧, 叶子秋, 林桂庆, 尹晟, 黄心翊, 周旭, 尹颖, 桂波, 汪成. 卟啉基共价有机框架的光催化研究进展★[J]. 化学学报, 2023, 81(7): 784-792. |
[12] | 李飞, 丁汇丽, 李超忠. 基于氟仿衍生的三氟甲基硼络合物参与的烯烃氢三氟甲基化反应[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 577-581. |
[13] | 刘坜, 郑刚, 范国强, 杜洪光, 谭嘉靖. 4-酰基/氨基羰基/烷氧羰基取代汉斯酯参与的有机反应研究进展[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 657-668. |
[14] | 徐袁利, 潘辉, 杨义, 左智伟. 连续流条件下蒽-铈协同催化的苄位碳氢键选择性氧化反应★[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 435-440. |
[15] | 齐学平, 王飞, 张健. 后合成法构筑钛基金属有机框架及其应用[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 548-558. |
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