功能化聚合物/金属氧化物纳米复合材料（CuO&PPE-4）的抗菌与光催化协同效应研究

本研究针对细菌耐药性和抗生素污染问题，开发了新型聚乙烯亚胺(PEI)功能化PVC/CuO纳米复合材料(CuO&PPE-4)。通过异相胺化、Cu2+吸附及热转化工艺，获得具有1.53 eV窄带隙的功能材料，其对革兰氏阴性菌(E. coli/P. aeruginosa)和阳性菌(S. aureus)的抑菌圈达26-35 mm，四环素(TC)光降解速率常数达1.01685 min-1，在制药废水处理中展现应用潜力。

　　

随着抗生素滥用导致的细菌耐药性危机加剧，以及制药工业废水中的持久性有机污染物问题日益严峻，开发兼具高效抗菌和环境净化功能的材料成为研究热点。传统抗菌剂存在易失活、二次污染等缺陷，而光催化技术又常面临可见光利用率低、电荷复合率高等挑战。在此背景下，Davronbek Bekchanov团队创新性地将聚合物改性技术与金属氧化物纳米复合策略相结合，在《Reactive and Functional Polymers》发表了功能化PVC基纳米材料的研究成果。

研究采用三步法构建功能材料：首先通过异相胺化反应将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到聚氯乙烯(PVC)骨架上形成阴离子交换材料PPE-4；随后吸附Cu²⁺并热转化为表面负载CuO纳米颗粒的复合材料；最终通过UV-Vis/PL光谱、SEM-EDX形貌分析、BET比表面积测试等表征手段，结合抗菌实验和TC光降解动力学研究，系统评估材料性能。

Abstract部分揭示的核心发现包括：

1. 1.

   结构表征显示：150°C合成的CuO&PPE-4具有1.53 eV窄带隙，显著提升可见光捕获能力；

2. 2.

   抗菌性能方面：对P. aeruginosa抑制效果最佳(35±0.5 mm)，归因于增强的活性氧(ROS)生成和电荷分离效率；

3. 3.

   光催化降解：在5 mg/L TC条件下反应速率常数达1.01685 min^-1，HPLC-MS分析揭示了降解路径；

4. 4.

   实际应用验证：材料可有效去除制药废水中的TC残留。

讨论部分强调该研究通过分子设计实现了三大突破：① PEI功能化提供大量金属配位位点；② CuO纳米颗粒与聚合物基体的协同效应；③ 能带结构优化带来的双功能增强。这种"抗菌-降解"一体化设计为解决环境-健康交叉领域问题提供了新思路，特别是材料在复杂水体中的稳定性表现，预示着工业化应用前景。研究同时指出，后续工作需进一步探究材料在真实环境中的长期效能及生态安全性。