基于Rhinacanthus nasutus叶提取物生物合成CuO纳米颗粒的抗菌与光催化性能研究

为解决工业废水中有机染料污染和微生物污染问题，研究人员利用Rhinacanthus nasutus叶提取物绿色合成CuO纳米颗粒（BNPs）。通过XRD、UV-Vis、FTIR等表征证实其单斜晶结构（19 nm）和窄带隙（1.61 eV），对S. aureus、E. coli等微生物表现出显著抑菌活性，并对亚甲基蓝（MB）、亮绿（BG）等染料实现93%光催化降解效率。该研究为环境修复提供了可持续的纳米材料解决方案。

　　

随着工业废水排放加剧，有机染料（如亚甲基蓝MB、罗丹明B RhB）和病原微生物对水体的复合污染已成为全球性环境挑战。传统处理方法存在能耗高、二次污染等问题，而化学合成的纳米材料又面临环境毒性争议。在这一背景下，绿色纳米技术通过植物提取物介导的金属氧化物合成，为环境修复提供了新思路。

研究人员以印度Kanyakumari地区采集的Rhinacanthus nasutus叶提取物为还原剂，采用水热法成功制备了两种溶剂体系（水/乙醇）的氧化铜纳米颗粒（CuO BNPs）。通过X射线衍射（XRD）确认其单斜晶结构，紫外-可见光谱（UV-Vis）测定带隙为1.61-2.19 eV，傅里叶变换红外光谱（FTIR）揭示了酚羟基等生物活性成分的包覆作用。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）显示其不规则球形形貌（60-64 nm），而能量色散X射线光谱（EDAX）证实了铜氧元素的高纯度。

在抗菌实验中，乙醇体系合成的CuO(E) BNPs对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌S. aureus）和革兰氏阴性菌（大肠杆菌E. coli）的抑菌圈分别达17.2 mm和19.3 mm，优于水体系样品。光催化测试显示，水体系CuO(W) BNPs在120分钟内对MB、BG、RhB的降解率均超92%，其机理涉及光生电子-空穴对引发的羟基自由基（•OH）和超氧自由基（•O₂^-）链式反应。

该研究的创新性体现在三方面：首次系统比较了溶剂极性对CuO BNPs性能的影响，水相合成样品因更小的晶粒尺寸（19 nm）和晶格应变表现出更优的光催化活性；通过微拉曼光谱（Micro-Raman）发现多声子散射带位移与溶剂诱导的载流子密度变化相关；提出的"植物多酚-Cu²⁺配位-氧化"合成机制为绿色纳米材料设计提供了新范式。

这项发表于《Sustainable Chemistry for the Environment》的成果，不仅为同时解决水体化学污染和生物污染提供了双功能纳米材料，其溶剂依赖的形貌调控策略更为环境友好型催化剂的工业化制备奠定了理论基础。未来研究可进一步优化反应参数，探索实际废水体系中的协同净化机制，推动绿色纳米技术从实验室走向工程应用。