Ti3C2-MXene纳米片协同Ni0.5Zn0.5Al0.2Fe1.8O4/Ti3C2异质结的多功能增强：电化学、光催化与抗菌性能研究

本文推荐一种新型Ni0.5Zn0.5Al0.2Fe1.8O4/Ti3C2-MXene（NZAF/MXene）纳米杂化材料，通过自燃烧法合成，兼具低带隙（2.08 eV）、高效光催化（RhB降解速率0.04629 min-1）、卓越电容性能（690 F/g）及广谱抗菌性（对S. aureus/E. coli抑菌圈达25/24 mm），为环境修复、能源存储和生物医学提供创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过自燃烧法和超声处理成功构建了Ni_0.5Zn_0.5Al_0.2Fe_1.8O₄/Ti₃C₂-MXene（NZAF/MXene）异质结。该材料展现出2.08 eV的窄带隙，显著提升光吸收与电荷转移效率，其光催化降解RhB染料的速率常数（0.04629 min^-1）远超纯NZAF（0.00501 min^-1），45分钟内即可完成降解。XPS分析揭示了Ti^2+/3+/4+和Fe^2+/3+混合价态对导电性的促进作用。

Photocatalytic activity of NZAF/MXene

在自然光下，NZAF/MXene异质结仅需45分钟实现95% RhB染料降解，而纯NZAF需200分钟。其循环稳定性优异，连续4次降解后效率未显著下降，归因于MXene的电子捕获能力与NZAF的磁性回收特性协同作用。

Antibacterial activity

NZAF/MXene对革兰阳性菌S. aureus（抑菌圈25 mm）和革兰阴性菌E. coli（24 mm）表现出显著抗菌效果，机制涉及活性氧（ROS）爆发与细胞膜结构破坏。

CV

循环伏安测试显示，NZAF/MXene电极在3 M H₂SO₄电解液中具有快速氧化还原反应特性，比电容达690 F/g，能量密度61.33 Wh/kg，10,000次循环后仍保持75%容量。

Conclusions

NZAF/MXene作为多功能纳米材料，在环境净化（光催化）、能源存储（超级电容器）和抗菌领域展现出突破性潜力，其设计策略为下一代可持续技术开发提供新思路。