双金属硒化物@碳纳米管复合材料的制备及其在增强抗菌活性和快速光催化降解有机污染物中的应用

本研究针对水污染中病原微生物和有机染料的双重挑战，通过水热法合成Cu2MnSe2@CNTs复合材料，兼具高效抗菌和光催化性能。实验证实其对甲基橙(MO)和罗丹明B的降解率分别达92%（32分钟和40分钟），并对S. aureus、E. coli等病原菌产生显著抑菌圈（23-26 mm）。该材料为环境修复提供了双功能解决方案，推动工业级废水处理技术发展。

　　

工业革命以来，合成染料和病原微生物导致的水污染已成为全球性难题。纺织、制药等行业排放的有机染料（如甲基橙MO和罗丹明B）具有高毒性且难降解，而耐药菌株（如S. aureus和E. coli）更威胁公共卫生。传统水处理方法存在效率低、成本高、二次污染等问题。在此背景下，沙特阿拉伯国王费萨尔大学的研究团队创新性地设计了一种双功能纳米复合材料Cu₂MnSe₂@CNTs，通过结合过渡金属硒化物（TMS）的光催化特性和碳纳米管（CNTs）的导电性，实现了污染物高效降解与病原体灭活的双重目标，相关成果发表于《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》。

研究采用水热合成法制备材料，通过FT-IR、XRD、SEM等技术表征结构，UV-Vis光谱评估光催化性能，并通过琼脂扩散法测试抗菌活性。

研究结果

1. 材料表征：XRD证实Cu₂MnSe₂立方晶体成功负载于CNTs；SEM显示均匀的纳米立方体形貌；EDX验证Cu、Mn、Se元素分布。
2. 光催化性能：在可见光下，MO和罗丹明B的降解率分别达92%，符合一级动力学（速率常数0.1167 min^-1和0.0976 min^-1），归因于CNTs促进的电荷分离和TMS窄带隙特性。
3. 抗菌活性：对S. aureus和E. coli的抑菌圈达23-26 mm，机制包括CNTs物理损伤和Cu²⁺诱导的ROS生成。

结论与意义
该研究首次将Cu₂MnSe₂与CNTs复合，解决了传统光催化剂带隙宽、易团聚的问题。材料兼具快速污染物降解和广谱抗菌能力，为工业废水处理提供了新思路。其双功能协同效应（如Mn的多价态增强氧化还原、CNTs提升电子传输）为环境修复材料的开发树立了标杆，具有显著的生态与经济价值。