通过漆树（Rhus coriaria L.）提取物生物合成Ag–ZnO纳米复合材料用于刚果红协同光催化降解和广谱抗菌活性

《RSC Advances》：Biogenic synthesis of Ag–ZnO nanocomposites via sumac (Rhus coriaria L.) extract for synergistic photocatalytic degradation of Congo red and broad-spectrum antimicrobial activityOpen Access

　　

在本研究中，研究人员采用漆树（Rhus coriaria L.）种子的水提物，通过植物介导合成法制备了Ag–ZnO纳米复合材料。该提取物作为植物化学功能基团的来源，参与金属离子络合、还原和表面稳定化。所得材料通过X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）、能量色散X射线光谱（energy dispersive X-ray spectroscopy, EDX）、紫外-可见光谱（UV-vis）和傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）进行了表征。SEM显示尺寸约为50至200 nm的不规则聚集体，而XRD给出的微晶尺寸为13.85至44.51 nm，表明SEM观察到的较大特征可能包含多个较小的晶畴。在5 W LED光源下，以水溶液中的刚果红评价其光催化活性。在报告的最佳条件下，即染料浓度4 mg L^?1、pH 7、温度35 °C、催化剂用量0.01 g/20 mL溶液，20 min后降解效率达到约83%。淬灭实验显示，在活性物种淬灭剂存在时，降解受到强烈抑制，表明超氧自由基、羟基自由基和光生空穴参与了反应途径。该材料在四次循环使用后仍保持52.4%的降解效率。采用纸片扩散法进行的抗菌测试显示浓度依赖性的抑制作用，其中金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抑菌圈最大，为12至16 mm。这些结果表明，该复合材料的活性更适当地归因于界面电荷转移、活性氧（reactive oxygen species, ROS）生成以及缺陷相关的表面反应性，而非ZnO固有带隙的大幅缩小。该研究证明了利用漆树水提物路线制备多功能Ag–ZnO纳米复合材料在污染物降解和抗菌应用方面的潜力。

纳米技术是环境、医学和材料科学中的前沿领域。金属氧化物纳米颗粒因高比表面积、可调带隙和增强反应活性而受到关注，其中银（Ag）和氧化锌（ZnO）纳米颗粒在抗菌和光催化方面具有独特性能。将Ag与ZnO复合形成的纳米结构可产生协同效应，优于单一组分。然而，传统制备方法依赖强还原剂、合成稳定剂、有机溶剂或高能耗工艺。绿色合成利用生物分子作为还原剂、络合剂和表面稳定剂，可减轻化学和能源负担。漆树（Rhus coriaria L.）是中东和地中海地区广泛分布的药用和食用植物，其提取物已被用于合成单一ZnO纳米颗粒。本研究的独特之处在于使用漆树种子水提物制备Ag–ZnO二元纳米复合材料，并同时评价其光催化降解刚果红和抗菌活性，且不将活性归因于极端的带隙窄化。该研究为多功能纳米材料提供了一种简便、经济、可持续的制备途径，具有水处理和抗菌涂层等应用前景。论文发表于《RSC Advances》。

研究人员从伊拉克尼尼微省辛贾尔山采集漆树（Rhus coriaria L.）种子，经阴干、粉碎后用水提取制备100 mg mL^?1的提取物。通过定性植物化学筛查判断活性成分类型。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、紫外-可见光谱（UV-vis）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对材料进行表征。光催化实验在5 W LED光源下进行，考察了染料浓度、pH、催化剂剂量和温度的影响，并通过自由基捕获实验识别活性物种。抗菌活性采用纸片扩散法对革兰氏阴性菌（假单胞菌属、大肠杆菌、克雷伯菌属）和革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）进行测试。

**植物化学筛查**：定性显色和沉淀反应显示，漆树种子提取物中含有黄酮类、碳水化合物、苷类、鞣质、生物碱、蛋白质/氨基酸和酚类等成分。

**SEM/EDX研究**：SEM显示纳米颗粒呈不规则聚集特征，尺寸约50–200 nm；EDX确认主要无机元素为Zn、Ag和O，并存在来源于植物残留有机物的碳。

**UV-vis光谱研究**：提取物在220–230 nm处有强吸收峰，在270–290 nm处有肩峰，归属为植物化学物的π→π^*和n→π^*跃迁；Ag–ZnO纳米复合材料在330–360 nm处出现ZnO本征带边吸收，但未观察到金属Ag的表面等离子体共振带，表明Ag与ZnO强耦合。