Bi19Br3S27表面缺陷工程构筑及其光催化抗菌新机制：解锁铋基硫系材料抗菌新潜能

为解决铋基光催化剂载流子复合率高、光腐蚀等问题，研究人员开展 Bi19Br3S27表面修饰研究。通过碱蚀刻法制备 N-BBS，其抗菌效率提升约 4 倍且稳定性良好，为铋基硫系光催化抗菌材料开发提供新途径。

　　在环境污染日益严重的当下，致病细菌的肆意繁衍和微生物腐蚀问题愈发严峻，犹如两颗毒瘤，严重威胁着人类的生存环境与健康安全。传统抗生素虽曾是对抗细菌的有力武器，但过度使用使得抗生素残留于环境，还催生了令人头疼的耐药 “超级细菌” ，公众健康安全岌岌可危。此时，光催化抗菌技术如同一道曙光，被寄予厚望。它借助光催化材料在光照下产生的活性氧物种（ROS），如超氧阴离子（?O₂^-）、羟基自由基（?OH）和过氧化氢（H?O?）来抑制细菌活性，具有高效、安全、可持续等诸多优点。

然而，现实却给这一技术泼了冷水。大多数现有的光催化剂对可见光响应有限，光生电荷载流子复合率高，实际应用中的光吸收严重不足，就像一个动力不足的引擎，无法充分发挥其抗菌效能。在众多光催化剂中，铋基半导体材料凭借特殊的层状结构、良好的可见光响应性和稳定的光化学性质，在环保和能源转换领域备受关注。但这类材料也有自己的 “短板”，带隙较小（< 3.0 eV）的半导体往往存在较高的载流子复合率，这极大地限制了它们的氧化还原能力，使其在实际应用中大打折扣。

为了突破这些困境，昆明理工大学的研究人员勇挑重担，聚焦于铋基硫卤化合物 Bi₁₉Br₃S₂₇。他们深知，对 Bi₁₉Br₃S₂₇进行合理的修饰，增强其光催化性能，对解决当前抗菌难题意义重大。经过不懈努力，研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上，为该领域带来了新的希望。

研究人员采用了一系列关键技术方法来开展研究。利用粉末 X 射线衍射（XRD）技术对制备样品的晶相纯度进行分析，以此来探究材料晶体结构在修饰前后的变化情况 。通过光催化降解罗丹明 B（RhB）的循环稳定性实验评估材料的光催化性能。运用电化学手段研究 N-BBS 材料的载流子行为，进而揭示其光催化抗菌机制。

在材料合成方面，研究人员从基础原料入手，所使用的分析纯化学品均由上海阿达玛斯试剂有限公司提供，且直接使用，无需额外纯化。通过水热法与碱蚀刻修饰工艺相结合，成功制备出具有表面缺陷的新型铋硫溴化物 Bi₁₉Br₃S₂₇光催化抗菌剂。

在材料表征环节，借助粉末 XRD 分析，发现蚀刻前后样品的衍射峰与标准卡片峰位高度吻合，这表明样品结晶度高，晶体结构完整，均对应于六方 Bi₁₉Br₃S₂₇结构，其晶格常数 a = b = 15.486 ?，c = 4.018 ?。这一结果为后续研究材料性能奠定了坚实基础。

光催化抗菌性能测试是研究的关键部分。研究人员对 N-BBS 材料进行了抗菌实验，结果令人惊喜：相较于未修饰的 BBS，N-BBS 对大肠杆菌的抗菌效率提升了约 4 倍。在多次循环降解实验中，N-BBS 展现出卓越的稳定性，有效解决了光腐蚀问题。进一步研究发现，在可见光照射下，该材料能够产生高浓度的超氧自由基（?O₂^-）和少量的羟基自由基（?OH）。这些活性氧物种就像 “抗菌小卫士”，它们既能与细菌内部相互作用，又能攻击细菌外部，双管齐下，共同促成了高效的抗菌活性。

从研究结论来看，研究人员成功制备出具有表面缺陷的 Bi₁₉Br₃S₂₇光催化抗菌剂，优化了材料的表面形态和空位分布，提高了光生载流子的分离效率。N-BBS 在抗菌实验和循环稳定性实验中表现优异，其抗菌机制主要依赖于可见光激发下产生的超氧自由基（?O₂^-）和羟基自由基（?OH）。

这项研究意义非凡。它填补了铋基硫系材料在光催化抗菌领域的空白，为开发高效稳定的铋基硫系光催化抗菌材料开辟了新道路。通过表面缺陷工程和结构优化，大幅提升了 Bi₁₉Br₃S₂₇的光催化抗菌性能，有望为解决环境污染中的细菌问题以及保障公众健康安全提供新的技术手段和材料选择。未来，基于这一研究成果，或许能开发出更多新型抗菌材料，应用于医疗、食品、环境等多个领域，为人类生活带来更多保障。