基于银镜反应仿生策略构建Ag NPs功能化石英纤维膜用于高效水消毒与微生物污染控制

本刊推荐：本研究创新性地借鉴银镜反应原理，开发了具有仿生结构的银纳米颗粒（Ag NPs）功能化石英纤维膜（QF@Ag），通过乙二胺介导的原位还原策略实现了Ag NPs的稳定固载。该膜在连续流系统中对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的去除率分别达99.95%（LRV=3.28）和99.99%（LRV=5.13），远超WHO标准（LRV≥3），为低能耗、可规模化的水消毒技术提供了突破性解决方案。

　　

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Materials

市售石英纤维膜（QF）厚度0.7 mm，纤维直径1 μm，由秦皇岛宝蓝科技股份有限公司提供。硝酸银（AgNO₃，99%，分析纯）、1,6-己二胺（C₆H₁₆N₂，99%，分析纯）、乙醇（C₂H₆O，99.7%，分析纯）和硝酸（HNO₃，65%–68%，分析纯）购自国药集团化学试剂有限公司。实验全程使用去离子水（DI water），所有试剂均直接使用无需进一步纯化。

Fabrication of QF@Ag membranes via silver mirror-inspired immobilization

图1a展示了受经典银镜反应启发构建的共形集成QF@Ag膜的制备流程。该创新方法以QF膜为基底，由于相邻纤维形成的互连孔道产生毛细效应，为Ag NPs的原位固载提供了理想平台。通过引入乙二胺作为双功能还原剂和碱性介质，成功在QF表面实现银前体的定向还原与纳米颗粒可控生长，形成高覆盖率、尺寸均一的Ag NPs层（约7 nm）。

Conclusion

总而言之，我们通过银镜启发式固载策略开发了新型Ag NPs集成石英纤维（QF@Ag）膜，有效解决了传统纳米粒子水消毒系统在稳定性、抗菌效能和可扩展性方面的核心挑战。QF@Ag膜在连续流条件下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的去除效率均超过99.9%，远超世界卫生组织（WHO）标准。该研究为应对全球微生物污染提供了兼具材料创新与实用性的变革性解决方案。