共价有机框架修饰CuS复合材料对浒苔微繁殖体的可见光催化灭活效应及环境修复应用

本研究针对黄海绿潮暴发的环境难题，创新性地将共价有机框架(COF)材料SNW-1与CuS复合构建SNW-1@CuS光催化剂，通过降低带隙至2.58 eV显著提升可见光催化效率。实验证实该材料在120小时光照下可实现70%浒苔微繁殖体灭活率，并系统揭示了其通过破坏抗氧化系统（SOD/CAT/POD双相波动）和诱导脂质过氧化（MDA累积）的作用机制，为绿色治理藻华提供了新型解决方案。

　　

随着全球气候变化和沿海富营养化加剧，黄海海域每年暴发的浒苔(Ulva prolifera)绿潮已成为重大环境灾害。2023年该藻华覆盖面积达61,159 km²创十年新高，传统物理打捞和化学杀藻剂存在治标不治本、生态风险高等缺陷。针对这一难题，中国某高校研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表研究，创新性地将三嗪基共价有机框架(COF)材料SNW-1与硫化铜(CuS)复合，开发出具有环境修复潜力的新型可见光催化剂SNW-1@CuS。

研究采用静电自组装构建复合材料，通过SEM/EDS、FTIR和XPS进行形貌表征，UV-Vis DRS测定带隙结构变化，并结合SOD/CAT/POD等酶活检测和MDA含量分析阐明作用机制。实验选用黄海采集的浒苔微繁殖体作为研究对象，在模拟可见光条件下系统评估灭活效率。

结构表征与光吸收特性
SEM显示CuS呈球形结构(直径约1 μm)，SNW-1以微球形态均匀负载于其表面。XPS证实材料成功保留C=C、Cu-S键和-NH₂等关键官能团。通过CuS修饰使SNW-1带隙从3.24 eV降至2.58 eV，可见光吸收范围拓展至550 nm，为光催化提供坚实基础。

灭活效能与生理响应
在0.15 g/L浓度和120小时光照条件下，复合材料实现70%微繁殖体灭活率。生理检测显示：Bradorfd蛋白和叶绿素a(Chla)含量显著降低，而乳酸脱氢酶(LDH)泄露量激增，表明细胞膜完整性遭到破坏。抗氧化系统呈现特征性双相响应——SOD、CAT和POD活性先升后降，伴随MDA持续累积，证实氧化应激是主要致死途径。

作用机制解析
研究揭示SNW-1@CuS通过以下协同途径发挥作用：(1)窄带隙结构增强可见光捕获，促进电子-空穴对分离；(2)产生的活性氧(ROS)攻击细胞膜不饱和脂肪酸，引发脂质过氧化链式反应；(3)破坏光合系统Ⅱ关键蛋白，抑制能量代谢；(4)诱导抗氧化酶系统崩溃，导致氧化损伤不可逆。

该研究不仅为绿潮治理提供了高效环保的新型材料，其设计的带隙工程策略对开发其他环境污染物光催化降解体系具有重要参考价值。相较于传统铜基杀藻剂，SNW-1@CuS在保持Cu²⁺抑藻活性的同时，通过COF载体降低金属离子环境释放风险，展现出良好的生态安全性。未来研究可进一步优化材料漂浮性能，以适应大规模海域应用需求。