基于留兰香叶介导合成的TiO2纳米颗粒的光催化与抗菌活性研究及其环境应用价值

本研究通过留兰香叶水提物介导水热法合成TiO2纳米颗粒，解决了传统化学合成法毒性高、能耗大的问题。结果表明，植物辅助合成的TiO2具有更高比表面积（123 m2/g）、更小粒径（8-12 nm）和更多氧空位，对活性黑5染料紫外光降解率达96%，并对大肠杆菌等病原菌表现出显著协同抗菌效应，为绿色纳米材料在环境净化和生物医学应用提供了新策略。

　　

在环境污染和耐药菌问题日益严峻的背景下，传统纳米材料合成方法的高毒性、高能耗缺陷亟待解决。保加利亚科学院（Bulgarian Academy of Sciences）的研究团队创新性地利用当地特色植物留兰香（Mentha spicata）叶片提取物，结合水热活化技术开发出兼具高效光催化与抗菌性能的TiO₂纳米颗粒，相关成果发表于催化领域权威期刊《Catalysis Today》。

研究团队采用粉末X射线衍射（PXRD）、透射电镜（TEM）等表征技术，结合紫外-可见漫反射光谱（DRS）和电子顺磁共振（EPR）分析，系统评估了材料特性。通过活性黑5（RB5）染料降解实验和四种病原菌（含革兰氏阴性菌E. coli和革兰氏阳性菌B. subtilis）抗菌测试验证功能。

研究结果显示，180°C水热合成的M0-H样品展现出最优性能：TEM证实其粒径为8-12 nm，BET比表面积达112 m²/g，XPS检测到显著增加的表面羟基和氧空位。这些特性使其在pH=3条件下对RB5的90分钟降解率达96%，速率常数（k_app）较参照样提升61%。抗菌实验揭示，经5分钟UV照射后，M0-H对E. coli的灭活效果提升3个数量级，且G(-)菌比G(+)菌更敏感，这与细胞壁结构差异相关。

该研究的突破性在于：首次阐明保加利亚留兰香提取物对TiO₂晶格参数（c轴缩短0.3 ?）和能带结构（Eg=3.25 eV）的调控机制；证实植物多酚既作为还原剂又通过螯合作用优化材料织构特性；建立氧空位浓度与光量子效率的正相关性。这种绿色合成策略为开发环境友好型多功能纳米材料提供了新范式，在工业废水处理和医用抗菌涂层领域具有重要应用前景。研究还发现土壤菌O. paurometabola因产色素而表现出特殊抗紫外能力，为微生物抗逆机制研究提供了新线索。