银/聚丙烯酸共掺杂碘氧化铋量子点的可控合成及其在RhB降解与大肠杆菌抑制中的应用与计算验证

本研究通过低温共沉淀法成功制备了Ag/PAA-BiOI量子点（QDs），解决了传统半导体材料电荷复合率高、催化效率低的问题。通过调控Ag掺杂比例（3%-6%）和PAA封端剂，显著提升了材料对罗丹明B（RhB）的降解效率（85.77%，酸性条件）及对大肠杆菌（E. coli）的抗菌活性（抑菌圈5.55 mm）。结合XRD、TEM及分子对接技术，揭示了QDs通过抑制DNA旋转酶（DNA gyrase）干扰细菌脂肪酸代谢通路的机制，为环境污染物治理和抗菌材料开发提供了新策略。

　　

环境污染和细菌耐药性问题日益严峻，有机染料污染物和病原微生物（如大肠杆菌E. coli）对水体及食品的污染已成为全球公共卫生挑战。传统半导体材料虽能降解污染物，但存在带隙能高、电荷复合率快等缺陷。针对这一难题，研究人员通过低温共沉淀法设计了一种新型银/聚丙烯酸共掺杂碘氧化铋量子点（Ag/PAA-BiOI QDs），旨在通过调控材料尺寸和电子结构提升其催化与抗菌性能。

研究团队采用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析了QDs的晶体结构（54.38%结晶度）和形貌（粒径4.32±1.70 nm），并通过Image J软件量化表征。催化实验以罗丹明B（RhB）为模型污染物，评估了不同Ag掺杂比例（3%-6%）下的降解效率；抗菌实验通过抑菌圈测定和分子对接技术探究了QDs对E. coli DNA旋转酶的抑制作用。

RESULTS AND DISCUSSION

1. 晶体结构与形貌：XRD显示BiOI呈（102）、（110）、（200）晶面衍射峰，Ag掺杂后出现Bi₅O₇I杂相，表明Ag/PAA协同调控了晶体生长。TEM证实QDs粒径分布均匀，PAA封端有效抑制了颗粒团聚。
2. 催化性能：6% Ag/PAA-BiOI在酸性条件下对RhB降解率达85.77%，归因于Ag的等离子体效应和PAA促进的电荷分离。
3. 抗菌机制：抑菌圈实验显示6% Ag/PAA-BiOI对E. coli抑制效果最佳（5.55 mm），分子对接揭示QDs通过氢键和疏水作用结合DNA旋转酶活性位点，干扰细菌代谢通路。

CONCLUSION
该研究通过低温合成策略实现了Ag/PAA-BiOI QDs的可控制备，其优异的催化与抗菌性能源于尺寸效应、能带调控及靶向酶抑制的多重机制。成果不仅为环境治理提供了高效材料，也为抗菌药物设计提供了新靶点（DNA gyrase）。研究由国内团队主导，部分经费来自沙特Taif大学（TU-DSPP-2024-188），论文发表于《Journal of Molecular Structure》，体现了跨学科合作的创新价值。