北石化《ACS ANM》：氧化石墨烯改性微管ZnO抗菌剂，用于口罩中的光催化过滤器

成果简介

由于滥用抗生素和耐药细菌的迭代，细菌感染严重威胁到人类健康。无机抗菌ZnO剂能有效解决细菌耐药性，在抗菌、水净化、空气净化等领域作为常用光催化剂发挥着重要作用。本文，北京石油化工学院王强等研究人员在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Graphene Oxide Modified Microtubular ZnO Antibacterial Agents for a Photocatalytic Filter in a Facial Mask”的论文，研究提采用光学气相过饱和滴喷法制备了氧化石墨烯（GO）修饰的ZnO微管复合光催化抗菌剂（PAA），提高了光催化活性，实现了对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的98%以上的抗菌活性。

在阳光照射下。ZnO/GO PAA 可与聚丙烯基光催化滤光片进一步结合使用，实现高抗菌活性、快速灭菌和良好的可重复使用性。在约150s的紫外线照射下，过滤改性口罩（F-Mask）的抗菌效率可将颗粒和细菌降解高达100%。光催化抗菌F-Mask在300多次弯曲循环中表现出出色的机械柔韧性。这项工作为抗菌过滤材料的设计提供了一个平台，以缓解社会防疫压力。

图文导读

方案1.纳米和微米复合材料PAA应用于光催化滤光片的毒性示意图

图1.ZnO微管PAA首先通过OVSP方法生长，如图1a所示。制备过程如图1b所示。然后将生长的微管均匀地涂覆GO悬浮液，通过开发的滴喷方法形成ZnO / GO PAA，如图1c所示，其防止了由于GO粘度过高而导致的喷涂堵塞，以获得均匀的涂层厚度。

图2、（a） 测量扫描图示、（b） 锌2p、（c） C1秒和 （d） O1秒的XPS光谱为氧化锌/GO PAA。

图3、氧化锌/氧化锝酸的抗菌机理

图4、氧化锌/GO PAA 用于光催化抗菌过滤器和口罩

图5.（a） 口罩抗菌机制。（b） 在同一环境中F型口罩和T型口罩的PM2.5和PM10指数。（c） F型的口罩对细菌（大肠杆菌）的过滤评估。（d） F型口罩在动态紫外线照射下对大肠杆菌的抗菌性能，周期为15秒（e）F型口罩的机械柔韧性。

小结

综上所述，，首先通过OVSP方法制备了长度为2-5 mm，直径为200 μm的ZnO微管。然后利用GO通过扩展ZnO的有效光谱范围并建立从ZnO到GO的电荷转移通道来改变ZnO微管的抗菌能力以形成ZnO / GO PAA。这项工作为未来用于健康保护应用的高效耐用的光催化抗菌剂提供了途径。

文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.2c03371