鱼眼碳点-石墨烯复合材料：水产养殖网箱防污的新型绿色杀菌剂

针对水产养殖中金属杀菌剂的环境毒性问题，印度科钦的研究团队创新性地利用鱼眼废弃物 hydrothermal 合成碳点(CD)，与石墨烯复合制备非金属防污剂。该复合材料通过 sunlight 激发 ROS（活性氧）和自由基，有效抑制海洋生物膜形成，0.02%浓度即可显著降低网箱生物污损，为可持续水产养殖提供解决方案。

　　

海洋生物污损是水产养殖业的"隐形杀手"。在网箱养殖中，藤壶、贻贝等生物附着会堵塞网孔，导致饲料堆积、微生物滋生，最终造成高达25%的经济损失。传统铜、锌基杀菌剂虽有效，却面临金属污染环境的诟病。碳基纳米材料因其环境友好特性成为研究热点，但单一材料在严苛海洋环境中表现有限。如何通过绿色方法开发高效复合防污剂，成为突破瓶颈的关键。

印度科钦渔业技术中央研究所的Ashraf P. Muhamed团队在《Aquacultural Engineering》发表研究，首次将鱼眼加工废弃物转化为碳点(CD)，并与石墨烯复合制备新型防污剂。研究人员采用 hydrothermal（水热）法将鱼眼中的视紫红质(rhodopsin)等含共轭双键的色素转化为荧光CD，通过FTIR（傅里叶变换红外光谱）和UV-Vis（紫外-可见光谱）证实其含C=C键和-OH/-NH等官能团。将CD与1-4 nm厚度的石墨烯片复合后，利用聚苯胺(PANI)将不同浓度复合材料涂覆于聚乙烯网箱，进行为期8个月的实海测试。

材料与方法
研究以印度本地罗非鱼眼为原料，通过180°C水热反应合成CD。采用荧光光谱分析CD的光学特性，TEM（透射电镜）观察CD-石墨烯复合材料的形貌。网箱表面经PANI改性后，涂覆0.01%-0.05%浓度复合材料，在自然光照条件下评估防污效果。

研究结果

1. CD特性：鱼眼CD展现典型的π-π
   和n-π
   电子跃迁特征，激发无关性发射光谱表明其粒径小、纯度高。
2. 复合材料机制：CD与石墨烯通过π-π堆叠和氢键结合，保留石墨烯sp²
   杂化结构的同时增强光捕获能力。
3. 防污效能：0.02%浓度处理组表现出最优防污效果，其协同作用源于：
   • CD作为"光天线"吸收UV-近红外光
   • 石墨烯锐利边缘物理破坏微生物膜
   • 光照下生成ROS（如·OH）引发氧化应激
4. 环境优势：相比传统CuO纳米颗粒，该复合材料无金属残留，且利用渔业废弃物实现资源循环。

结论与意义
该研究开创性地将渔业加工副产品转化为高附加值纳米材料，证实CD-石墨烯复合材料通过三重机制——物理损伤、ROS氧化应激和自由基攻击，能有效阻断生物污损链式反应。其环境友好特性解决了水产养殖中"防污与环保"的矛盾，为发展可持续海洋经济提供新思路。未来可进一步优化复合材料与基底的结合强度，探索其在船舶、海洋工程等更广泛领域的应用潜力。