利用锦葵（Althaea officinalis）提取物进行α-MnO?/AgO纳米复合材料的环保合成与等离子体表面工程处理，以增强其抗菌性能

《Inorganic Chemistry Communications》：Eco-friendly synthesis and plasma surface engineering of α-MnO 2/AgO nanocomposite using Althaea officinalis extract for antimicrobial activity

本研究采用Althaea officinalis植物提取物进行绿色合成，并利用氩等离子体喷射系统（PJAS）辐照制备α-MnO?、AgO纳米颗粒及其复合物。通过XRD、SEM和UV-Vis表征发现，辐照优化了材料晶型（平均晶粒尺寸1.1-3.6 nm）、形貌（纳米级颗粒）和带隙（1.5-2.8 eV）。抗菌实验表明，复合物对革兰氏阳性菌（抑制圈14-19 mm）和阴性菌（17-16 mm）以及真菌（16-19 mm）均展现出显著增强的抗菌活性，其中α-MnO?/AgO NCs抑制效果最佳。等离子体辅助绿色合成新方法首次系统研究材料结构-光学特性与生物活性关联。

　　在当今科技迅猛发展的背景下，纳米材料因其独特的物理和化学性质，在多个领域展现出了巨大的应用潜力。纳米技术作为一门新兴学科，专注于纳米尺度（小于100纳米）的结构、电子和系统的研究与应用。其中，金属氧化物纳米颗粒因其高比表面积、优异的化学稳定性和良好的催化性能，成为研究的热点。然而，传统的纳米材料合成方法往往伴随着高能耗、高成本以及环境污染等问题，因此，近年来绿色合成技术逐渐受到关注。绿色合成不仅能够降低对环境的负面影响，还具有成本低、操作简便、安全可靠等优势，为纳米材料的可持续发展提供了新的思路。

本研究采用了一种创新的绿色合成方法，结合了植物提取物与金属盐，在常温常压条件下制备了α-二氧化锰纳米颗粒（α-MnO? NPs）、银氧化物纳米颗粒（AgO NPs）以及α-二氧化锰/银氧化物纳米复合材料（α-MnO?/AgO NCs）。这种合成方式避免了使用有毒的化学试剂和高温高压的实验条件，同时能够利用植物中天然存在的生物活性成分，提升纳米材料的性能。为了进一步优化这些纳米材料的结构和性能，研究者引入了氩气等离子体喷射系统（PJAS）进行照射处理。这种技术利用等离子体在空气中产生的高能活性物质，如自由基、离子和氢过氧化物等，对纳米材料进行改性，从而改善其光学性质和生物活性。

等离子体技术在近年来受到了广泛关注，因为它能够在不依赖高温或高真空的条件下，通过气体放电产生大量高活性化学物质。这些活性物质不仅能够促进纳米材料的形成，还能够对其表面进行改性，从而提升其在特定应用中的表现。特别是在生物医学领域，等离子体技术被广泛应用于杀菌、抗生物膜、抗癌以及生物材料的改性等方面。此外，等离子体技术在材料科学中也发挥了重要作用，例如用于固体核径迹探测器的蚀刻、材料表面处理以及纳米材料的合成等。由于其低成本、易操作和环境友好等特性，等离子体技术被认为是传统纳米材料合成方法的一种有前景的替代方案。

在本研究中，等离子体喷射系统被用于照射由植物提取物合成的α-MnO? NPs、AgO NPs和α-MnO?/AgO NCs。通过X射线衍射（XRD）分析、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）成像以及紫外-可见光谱（UV–visible spectra）检测，研究者对这些材料的结构、形态和光学性质进行了详细表征。XRD结果表明，经过等离子体照射后的纳米材料具有更清晰的晶格峰，这说明其结晶度得到了显著提升。同时，FE-SEM图像揭示了纳米颗粒的尺寸和形貌变化，显示等离子体照射能够有效调控纳米材料的表面结构，从而增强其性能。紫外-可见光谱分析则提供了材料的光学带隙信息，这对于理解其在光催化和抗菌等应用中的行为具有重要意义。

在抗菌性能方面，本研究评估了α-MnO? NPs、AgO NPs和α-MnO?/AgO NCs对多种有害微生物的抑制效果。实验结果显示，这些纳米材料对革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌）和革兰氏阴性菌（如肺炎克雷伯菌和大肠杆菌）均表现出良好的抗菌活性。此外，对真菌的抑制效果也得到了验证，其中α-MnO?/AgO NCs的抑制区直径最大，达到19毫米，显示出其在抗菌应用中的优越性。研究还进一步探讨了等离子体照射对纳米材料抗菌性能的影响，认为等离子体照射能够增强纳米材料表面的活性氧物种（ROS）生成能力，从而提高其对细菌的杀灭效率。这种增强机制可能与等离子体在纳米材料表面产生的化学反应有关，包括氧化还原反应和自由基攻击等过程。

值得注意的是，本研究的创新点在于首次将等离子体喷射技术与植物提取物结合，用于纳米材料的合成与改性。此前，已有大量研究利用植物提取物进行纳米材料的绿色合成，但大多数集中在单一纳米材料的制备上，而较少涉及等离子体照射对材料性能的优化。通过引入等离子体喷射技术，研究者不仅提升了纳米材料的结构和光学性能，还进一步增强了其抗菌活性，为未来的纳米材料设计和应用提供了新的方向。此外，研究还发现，等离子体照射后的纳米材料在某些情况下，其抗菌效果甚至优于传统化学合成方法，这表明等离子体技术在纳米材料合成中具有重要的应用价值。

在抗菌性能的研究中，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的结构差异被认为是影响抗菌效果的重要因素。革兰氏阳性菌的细胞壁较厚，主要由肽聚糖组成，而革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，且含有外膜。因此，不同类型的纳米材料可能对这两种细菌表现出不同的抗菌效果。本研究中，α-MnO? NPs和AgO NPs对革兰氏阳性菌的抑制效果较为一致，而α-MnO?/AgO NCs则表现出更强的抗菌能力。这一现象可能与纳米复合材料的协同效应有关，即两种纳米材料的结合能够发挥各自的优势，从而提升整体的抗菌性能。此外，研究还发现，等离子体照射后的纳米材料在对抗革兰氏阴性菌时也表现出较高的活性，这可能与等离子体照射所产生的活性物质在材料表面的分布和作用有关。

为了进一步验证等离子体照射对纳米材料抗菌性能的影响，研究者对不同条件下的纳米材料进行了系统比较。结果表明，等离子体照射不仅能够改善纳米材料的物理化学性质，还能够显著增强其抗菌活性。这种增强效果可能与等离子体照射过程中产生的自由基和离子有关，这些活性物质能够破坏细菌的细胞膜，干扰其代谢过程，并最终导致细菌死亡。此外，等离子体照射还可能促进纳米材料表面的氧化反应，从而提高其与细菌之间的相互作用能力。这些发现为等离子体技术在纳米材料改性中的应用提供了理论依据，并为未来的抗菌材料开发提供了新的思路。

在实验设计方面，本研究采用了一种系统的方法，首先通过绿色合成技术制备了α-MnO? NPs、AgO NPs和α-MnO?/AgO NCs，然后利用等离子体喷射系统对其进行照射处理。整个实验过程在常温常压条件下进行，避免了传统高温合成方法对环境和能源的高消耗。同时，实验还采用了多种表征手段，包括XRD、FE-SEM和UV–visible光谱，以全面评估纳米材料的结构和光学性质。此外，抗菌性能的测试采用了标准的抑菌圈法，对不同类型的微生物进行了系统评估。实验结果不仅展示了等离子体照射对纳米材料性能的提升作用，还为未来相关研究提供了重要的数据支持。

在实际应用方面，α-MnO? NPs、AgO NPs和α-MnO?/AgO NCs的抗菌性能使其在多个领域具有广泛的应用前景。例如，在医疗领域，这些纳米材料可以用于开发新型的抗菌敷料、药物载体和消毒剂；在食品工业中，它们可用于食品包装材料的抗菌涂层，以延长食品的保质期；在环境治理方面，它们可以用于污水处理和空气净化等场景。此外，由于这些纳米材料具有良好的光催化性能，它们还可以用于降解有机污染物，从而在环境保护和可持续发展方面发挥重要作用。因此，本研究不仅具有重要的科学价值，还为纳米材料的实际应用提供了新的可能性。

本研究的另一项重要贡献在于探索了植物提取物在纳米材料合成中的潜力。通过使用Althaea officinalis（甘草）提取物，研究者成功制备了具有优异性能的纳米材料。这种植物提取物不仅能够作为绿色合成的原料，还可能因其天然的生物活性成分而赋予纳米材料额外的性能优势。例如，甘草中的某些化合物可能具有抗氧化、抗炎和抗菌等特性，这些特性可能通过与金属盐的相互作用而被引入到纳米材料中，从而提升其整体性能。因此，植物提取物的使用不仅符合绿色化学的理念，还可能为纳米材料的功能化设计提供新的思路。

在研究过程中，研究者还特别关注了等离子体照射对纳米材料稳定性的影响。由于纳米材料在合成后容易发生聚集或结构变化，因此需要一种有效的手段来维持其稳定性和性能。等离子体照射通过引入高能活性物质，能够有效防止纳米颗粒的聚集，同时增强其表面活性，从而提高其在实际应用中的稳定性。这一发现对于纳米材料的工业化生产和长期使用具有重要意义，因为稳定的纳米材料能够更好地保持其性能，减少在使用过程中的性能衰减。

此外，本研究还强调了等离子体技术在纳米材料合成中的环保优势。传统的纳米材料合成方法通常需要使用大量的化学试剂和高温高压条件，这不仅增加了生产成本，还可能导致环境污染。而等离子体技术则能够在常温常压下进行，利用空气中的气体作为反应介质，减少了对有害化学品的依赖。同时，等离子体技术能够实现对纳米材料的精准控制，使其在结构和性能上更加符合特定的应用需求。因此，等离子体技术不仅是一种高效的纳米材料合成方法，也是一种可持续的绿色技术。

本研究的创新性和重要性在于，它首次将等离子体喷射技术与植物提取物结合，用于纳米材料的合成和改性。这一方法不仅拓宽了绿色合成技术的应用范围，还为纳米材料的性能优化提供了新的途径。通过等离子体照射，研究者成功提升了纳米材料的结构和光学性能，同时显著增强了其抗菌活性。这些结果表明，等离子体技术可以作为一种有效的工具，用于改善纳米材料的性能，使其更适用于实际应用。

在未来的研究中，可以进一步探索不同植物提取物对纳米材料合成和性能的影响，以及等离子体照射参数（如功率、时间、气体流量等）对纳米材料性能的调控作用。此外，还可以研究这些纳米材料在不同环境条件下的稳定性，以及它们在实际应用中的长期效果。通过这些研究，可以更全面地理解等离子体技术在纳米材料合成中的作用，并为其在更广泛的领域中的应用提供理论支持和技术指导。

总之，本研究通过绿色合成和等离子体照射技术，成功制备了具有优异抗菌性能的α-MnO? NPs、AgO NPs和α-MnO?/AgO NCs。这些纳米材料在抗菌、光催化和环境治理等方面展现出广阔的应用前景。研究结果不仅为纳米材料的合成和改性提供了新的方法，还为绿色化学和可持续技术的发展做出了重要贡献。通过结合植物提取物和等离子体技术，研究者开辟了一条更加环保、高效和可持续的纳米材料制备路径，为未来的科学研究和工业应用提供了新的思路和方向。