一种利用硒纳米粒子提升松木锯末抗菌性能和比色特性的新型固态方法

《Scientific Reports》：A novel solid-state approach for enhancing the antimicrobial and colorimetric properties of pine sawdust using selenium nanoparticles

　　

摘要

本研究首次通过原位合成并在松木锯末表面沉积硒纳米粒子，开发出一种新颖且可持续的方法，用于制备具有增强抗菌性和着色性能的多功能松木锯末。研究中以亚硒酸钠作为前体，抗坏血酸作为还原剂，在室温下采用固态还原技术进行反应。这种固态还原方法能够实现无需溶剂的一步法直接在锯末上合成硒纳米粒子，符合绿色化学理念。与液相法不同，固体基质可限制纳米粒子的成核与生长，从而降低其移动性，减少聚集现象，且无需添加稳定剂。透射电子显微镜分析显示，硒纳米粒子以球形均匀分布在松木锯末表面，其尺寸因前体浓度不同而介于3到68纳米之间。X射线衍射分析则证实了晶体态硒纳米粒子的存在以及其在松木锯末表面的成功沉积。比色分析表明，硒纳米粒子为松木锯末赋予了鲜明的橙色，颜色强度随硒纳米粒子浓度的增加而上升，达到最佳浓度后则因粒子聚集而使颜色强度下降。含有硒纳米粒子的松木锯末展现出出色的抗菌性能，对革兰氏阳性菌（如蜡状芽孢杆菌、白色微球菌）和革兰氏阴性菌（如大肠杆菌、铜绿假单胞菌）均有良好抑制效果，同时对黑曲霉、黄曲霉和赭曲霉也有较强的抑菌作用。其中，对黑曲霉的抑制圈最大，可达38毫米。总体而言，这种环保的制造方法将废弃锯末转化为具有多种功能的高性能生物复合材料，有望在可持续材料及木材加工领域得到广泛应用。