负载Honokiol的纳米颗粒用于靶向清除细菌和治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染

《Materials Today Bio》：Honokiol-loaded nanoparticles for targeted bacterial eradication and treatment of MRSA infection

本研究通过溶胶-凝胶浸涂法制备了Co掺杂Cu2NiSnS4薄膜，系统探究了Co掺杂对光催化降解罗丹明B（RhB）性能的影响。XRD、Raman及SEM分析表明，6 at.% Co掺杂优化了薄膜结晶结构和形貌，降低带隙至1.78 eV，并提升载流子分离效率。UV-Vis光谱证实带隙优化增强了可见光吸收，ESR和淬灭实验揭示了超氧自由基（·O2?）是主要活性物种，降解效率达95%，且在五次循环后保持稳定。首次系统验证了Co掺杂作为提升CNTS光催化效能的有效策略。

　　本研究围绕一种新型的光催化剂——Co掺杂的Cu?NiSnS?（简称CNTS）薄膜展开，旨在通过优化其结构和性能，提高其在有机污染物降解和太阳能转换中的效率。研究采用了溶胶-凝胶浸渍法来合成这些薄膜，并通过一系列分析手段验证了Co元素的掺杂情况以及其对材料性能的影响。研究结果表明，Co掺杂显著改善了CNTS薄膜的光催化活性，特别是在降解Rhodamine B（RhB）染料方面表现出优异的性能。这项研究不仅为Co掺杂策略在光催化领域的应用提供了系统性的证据，也为开发高效、可持续的光催化材料提供了新的思路。

在当前的能源和环境问题日益严峻的背景下，光催化剂作为一种能够利用太阳能进行污染物降解和能量转换的技术手段，受到了广泛关注。传统光催化剂如二氧化钛（TiO?）、石墨烯基氮化碳（g-C?N?）以及氧化锌（ZnO）等虽然在实际应用中表现良好，但它们通常具有较宽的禁带宽度，导致对可见光的响应能力有限，从而降低了其在实际应用中的效率。相比之下，硫族化合物半导体因其优异的化学和热稳定性、可调的光学和电子特性，成为可持续能源材料领域的重要研究对象。这些材料通常由硫化物、硒化物和碲化物组成，可以通过掺杂和成分调控来优化其性能，从而满足不同应用需求。

在众多硫族化合物半导体中，Cu?NiSnS?（CNTS）因其在光催化和光电应用中的潜力而备受关注。CNTS具有适宜的禁带宽度（约1.7 eV）和较高的光学吸收系数（>10? cm?1），这使得它在光催化降解有机污染物方面表现出色。此外，CNTS还具备优于其类似材料Cu?ZnSnS?（CZTS）的电导率和结构稳定性。Ni2?离子的引入不仅提高了材料的电导率，还增强了其在光催化过程中的电荷传输能力。与Zn2?相比，Ni2?在电子跃迁过程中更具活性，有助于减少材料内部的电荷复合现象，从而提升其整体性能。

然而，尽管CNTS在光电和光催化领域展现出诸多优势，其光催化活性仍然受到一些因素的限制。例如，材料的结晶度较低以及电荷复合问题的存在，都会影响其光催化效率。为了解决这些问题，研究人员尝试通过掺杂策略来优化CNTS的性能。掺杂不仅可以调控材料的电子结构，还能改善其微观结构，从而增强其光催化能力。在众多掺杂元素中，钴（Co）因其独特的电子特性而成为研究的热点。Co掺杂不仅可以调整材料的能带结构，还能有效抑制电荷复合，提高光生载流子的分离效率。

本研究通过溶胶-凝胶浸渍法成功合成了不同Co掺杂水平的CNTS薄膜，并利用多种分析技术对其性能进行了系统评估。通过能量色散X射线光谱（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析，研究人员确认了Co元素在薄膜中的均匀分布，并且其氧化态符合预期。这表明Co的掺杂过程是可控的，且能够有效集成到CNTS的晶格中。进一步的X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）分析显示，Co掺杂改变了CNTS的晶体结构，导致峰位偏移，这可能是由于Co的引入改变了材料的晶格参数，从而影响了其光学和电学性能。

此外，扫描电子显微镜（SEM）分析揭示了Co掺杂对CNTS薄膜微观结构的影响。随着Co掺杂量的增加，薄膜的表面形貌发生了显著变化，这种变化有助于提高其光催化活性。通过紫外-可见光谱（UV–Vis）分析，研究人员发现Co掺杂降低了CNTS的禁带宽度，从1.91 eV降低至1.78 eV。这一结果表明，Co的引入有助于增强材料对可见光的响应能力，从而提高其在光催化降解过程中的效率。

在光催化性能测试中，研究团队发现当Co掺杂量为6 at. %时，CNTS薄膜表现出最佳的降解效果。在紫外光照射下，该薄膜能够在120分钟内降解95%的RhB染料，并且在五次循环后仍能保持良好的稳定性。这一结果表明，Co掺杂不仅提高了材料的光催化活性，还增强了其在实际应用中的耐久性。通过电子自旋共振（ESR）和自由基淬灭实验，研究人员进一步确认了在RhB降解过程中，超氧自由基（·O??）是主要的活性物种。这表明Co掺杂不仅改变了材料的能带结构，还优化了其表面态，从而促进了自由基的生成和反应过程。

为了深入理解Co掺杂对CNTS薄膜性能的影响，研究团队还对材料的物理化学性质进行了详细分析。这些分析包括XRD、Raman、XPS、SEM和UV–Vis等多种技术手段，从而全面评估了材料的结构、成分和光学特性。此外，研究还探讨了不同Co掺杂水平对材料性能的具体影响，为后续的优化和应用提供了理论依据。

值得注意的是，本研究采用的溶胶-凝胶浸渍法是一种简单且成本效益高的合成方法，无需额外的共催化剂或牺牲剂，这使得其在大规模生产和实际应用中具有较大的潜力。与传统的合成方法相比，这种方法不仅操作简便，还能有效控制材料的成分和结构，从而确保其性能的一致性和稳定性。

在实际应用中，CNTS薄膜的光催化性能对于解决环境污染问题具有重要意义。随着工业化进程的加快，水体和空气中的有机污染物日益增多，传统的处理方法往往成本高昂且效率有限。因此，开发高效、低成本的光催化剂成为当前研究的热点。CNTS薄膜因其良好的光催化性能和结构稳定性，被认为是一种具有广泛应用前景的材料。尤其是在水处理、空气净化和太阳能转换等领域，CNTS薄膜的应用潜力巨大。

从长远来看，Co掺杂策略为优化CNTS薄膜性能提供了一种有效的途径。通过调整掺杂元素的种类和浓度，可以进一步改善材料的电荷传输能力、光学响应范围以及表面活性。这些改进不仅有助于提高材料的光催化效率，还能增强其在复杂环境下的稳定性。因此，未来的研究可以进一步探索Co掺杂对CNTS薄膜性能的优化机制，以及其在不同应用场景下的表现。

此外，研究还指出，Co掺杂不仅在光催化领域表现出色，还在其他领域如电磁干扰屏蔽、微波吸收和光伏性能提升等方面展现出潜力。这表明，Co掺杂策略不仅适用于CNTS薄膜，还可能在其他类型的硫族化合物半导体中具有更广泛的应用价值。通过深入研究Co掺杂对不同材料性能的影响，可以为开发新型多功能材料提供理论支持和技术指导。

综上所述，本研究通过系统性的实验和分析，揭示了Co掺杂对CNTS薄膜性能的显著影响。研究结果表明，Co掺杂能够有效提高材料的光催化活性，增强其对可见光的响应能力，并改善其微观结构和表面特性。这些发现不仅为光催化材料的开发提供了新的思路，也为进一步优化硫族化合物半导体的性能奠定了基础。未来，随着对Co掺杂机制的深入研究和材料合成技术的不断进步，CNTS薄膜有望在环境治理和能源转换等领域发挥更大的作用。