MIL-53(Fe)/CuO异质结构光催化CO2转化与赝电容性能的协同效应研究

本研究通过超声辅助法将植物源CuO纳米颗粒与三种硫代氨基脲衍生物（STSC/VTSC/3-APTSC）偶联，构建新型纳米复合物。表征显示偶联后晶粒尺寸减小至19-25 nm，CuO/3-APTSC展现最高光催化降解率（84%）和抗氧化活性（60%），对S. aureus等病原菌抑菌效果显著，为环境修复和生物医学应用提供多功能纳米材料。

　　

随着环境污染和能源危机加剧，开发兼具环境修复与能源转化功能的纳米材料成为研究热点。铜氧化物（CuO）因其窄带隙、低成本和高稳定性被视为理想候选材料，但其单一组分性能有限。如何通过材料设计实现多功能协同效应，是当前纳米技术领域的核心挑战。

印度勒克瑙Integral University的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表创新研究，通过绿色合成和超声辅助技术，将植物提取的CuO纳米颗粒（NPs）与三种硫代氨基脲衍生物（salicylaldehyde thiosemicarbazone/STSC、vanillin thiosemicarbazone/VTSC、3-acetylpyridine thiosemicarbazone/3-APTSC）偶联，构建新型有机-无机杂化纳米复合材料。研究发现，这种策略不仅显著提升了材料的光催化性能，还赋予其优异的抗菌和抗氧化特性，为环境治理和生物医学应用提供多功能的纳米平台。

研究采用四大关键技术：1）基于Livistona chinensis叶提取液的绿色合成法制备CuO NPs；2）超声辅助原位偶联构建CuO/TSCs纳米复合物；3）通过UV-Vis、FT-IR、XRD、SEM等多维度表征技术；4）以DPPH自由基清除实验和琼脂扩散法分别评估抗氧化与抗菌活性。

【材料与方法】
采用中国棕榈叶提取液合成CuO NPs，通过缩短回流时间至3-4小时优化硫代氨基脲衍生物合成工艺，产率提升至90%。超声处理实现NPs与配体的非共价键结合，避免传统高温处理的配体降解问题。

【UV-Visible分析】
光谱位移证实配体成功修饰CuO表面：STSC特征峰从340 nm红移至386 nm，3-APTSC复合物带隙能从2.48 eV降至2.15 eV，表明电子相互作用增强。

【结论】
晶粒尺寸减小至19.02-24.73 nm的纳米复合物展现协同效应：CuO/3-APTSC具有最优性能组合——84%的孔雀石绿降解率、60% DPPH清除率及显著抗菌活性。这种通过π-π堆积和氢键稳定的杂化结构，为开发兼具环境修复和生物活性的智能材料提供新思路。

该研究的突破性在于：首次系统比较三种硫代氨基脲配体对CuO NPs性能的差异化调控，证实3-乙酰吡啶衍生物在提升光催化-生物活性协同效应方面的独特优势。相比传统溶胶-凝胶法，超声辅助策略在室温下实现配体定向修饰，为热不稳定有机分子的纳米复合提供普适性方法。研究成果对废水处理、抗菌材料开发和抗氧化剂设计具有多重应用价值。