三金属氧化物MnO2-ZnO-CeO2纳米复合材料的共沉淀法制备及其在生物医学与环境修复中的协同应用研究

研究人员通过共沉淀法成功制备出三金属MnO2-ZnO-CeO2纳米复合材料。该材料具有2.36 eV窄带隙和111.26 mF/cm2的高比电容，对金黄色葡萄球菌抑菌圈达14 mm，40分钟内可实现亚甲基蓝89.8%的光催化降解，为水污染治理和抗菌治疗提供了新型多功能纳米材料解决方案。

　　

采用共沉淀技术成功构建了三金属氧化物MnO₂-ZnO-CeO₂纳米复合材料。结构表征揭示该材料具有正交晶系MnO₂、六方晶系ZnO和立方晶系CeO₂的多相结构，平均晶粒尺寸约18纳米。有趣的是，这种"三合一"纳米材料展现出2.36电子伏特的窄带隙特性，就像装上了可见光捕获天线，使其在光催化领域大显身手。

通过高分辨透射电镜(HR-TEM)观察，这些纳米颗粒呈现粗糙的球形结构，平均粒径37纳米，表面布满2.45纳米左右的均匀介孔。X射线光电子能谱(XPS)和元素 mapping 技术证实了Mn、Zn、Ce、O四种元素的完美共存。电化学测试中，材料表现出优异的赝电容特性，在5毫伏/秒扫速下实现111.26毫法/平方厘米的面电容值，电荷转移阻抗几乎可以忽略不计。

在生物医学测试中，这些纳米颗粒展现出"双刃剑"特性：对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑菌圈直径达14毫米，但对MCF-7乳腺癌细胞的杀伤力也不容小觑，在1000微克/毫升浓度下可使细胞存活率骤降至12%。环境修复实验中，仅需40分钟就能将亚甲基蓝降解89.8%，遵循伪一级反应动力学。经过系统考察pH值、催化剂用量和染料浓度等参数，证实这种"纳米清洁工"具有出色的可重复使用性。