银掺杂CNT-ZnO杂化纳米复合材料高效抗菌/抗真菌及混合污染物光催化降解性能研究

针对水污染中病原微生物和混合有机染料的治理难题，研究人员通过水热沉淀法合成银掺杂CNT-ZnO纳米复合材料（CNT-AZO NCs），系统评估其抗菌、抗真菌及光催化性能。最优样品（7 at.% Ag）展现出17 nm最小晶粒尺寸、2.54 eV窄带隙，对E. coli抑制率达41.5%，对C. albicans抑制率达72.7%，并在60分钟内实现混合染料（CV/CR/RhB）92%的降解效率（速率常数0.1808 min?1）。该研究为环境修复和生物医学应用提供了多功能材料新策略。

　　

论文解读

水污染已成为全球性挑战，工业废水中的病原微生物（如大肠杆菌E. coli和白色念珠菌C. albicans）与混合有机染料（如结晶紫CV、刚果红CR和罗丹明B RhB）的共存加剧了治理难度。传统抗菌疗法因耐药性增加而失效，而单一功能材料难以同步解决微生物和化学污染问题。金属氧化物与碳纳米管（CNT）的杂化纳米材料因其独特的物理化学性质（如高比表面积、可调光学特性）成为研究热点，但快速电荷复合和有限光谱吸收限制了其应用。

为突破这些限制，来自印度政府资助研究团队的研究人员通过水热沉淀法（130°C）合成银掺杂CNT-ZnO纳米复合材料（CNT-AZO NCs，Ag含量0-10 at.%），系统评估其结构特性与多功能性能。研究成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》，揭示了该材料在环境与生物医学领域的双重潜力。

关键技术方法
研究采用X射线衍射（XRD）分析晶体结构，场发射扫描电镜（FE-SEM）观察形貌，紫外-可见光谱（UV-Vis）测定带隙，并通过抗菌实验（E. coli MTCC 40和C. albicans MTCC-227）和光催化降解实验（CV/CR/RhB混合体系）评估性能。

研究结果

结构分析
XRD证实所有样品均为纤锌矿结构ZnO相，7 at.% Ag掺杂样品晶粒尺寸最小（17 nm），微应变最高（0.00668），位错密度最低（0.00346 nm^?2），为催化活性提升奠定基础。

光学特性
带隙从未掺杂样品的3.10 eV降至7 at.%样品的2.54 eV，显著增强可见光吸收与电荷分离效率。

抗菌与抗真菌性能
7 at.%样品对E. coli抑制率最高（41.5%），而1 at.%样品对C. albicans抑制效果最佳（72.7%），表明Ag浓度对微生物靶向性存在差异。

光催化降解
7 at.%样品在60分钟内实现混合染料92%的去除率，速率常数达0.1808 min^?1，归因于Ag诱导的活性氧（ROS）生成与等离子体效应协同作用。

结论与意义
该研究证实7 at.% Ag掺杂CNT-ZnO纳米复合材料兼具优异的抗菌、抗真菌和光催化性能。其作用机制包括：Ag⁺释放破坏微生物膜结构、ROS氧化损伤、以及增强的电荷分离效率。材料的多功能特性为同步解决水污染中的生物与化学污染物提供了新思路，尤其在耐药性微生物治理和复杂污染物体系降解方面展现出应用前景。研究团队进一步指出，未来需优化材料在真实环境中的稳定性，并探索其在大规模水处理中的可行性。