中国地质大学工程技术学院Guowang Tang等–钙促进细菌在氧化石墨烯表面的吸附和沉淀

有效去除水环境中的细菌是一个热门的研究课题。氧化石墨烯（GO）因其抗菌性能和高表面活性而得到广泛应用。然而，单靠氧化石墨烯并不能通过聚集和沉淀去除水环境中的细菌。在本研究中，由于被去除的细菌（Sporosarcina pasteurii）表面带有负电荷，将CaCl₂ （Ca²⁺）引入氧化石墨烯除菌过程中。Ca²⁺的引入致使氧化石墨烯层的重新聚集，氧化石墨烯中含氧官能团的比例显著增加。AFM和zeta电位结果表明，在Ca²⁺的存在下，氧化石墨烯表面的负电荷减少，从而减少了对细菌的静电排斥。这导致氧化石墨烯表面的吸引力逐渐增加，并吸附更多的细菌。Ca²⁺作为桥梁，促进氧化石墨烯和细菌的沉淀，从而去除水环境中的细菌。GO对细菌的去除率随着Ca²⁺浓度的增加而增加。

图1.不含 Ca²⁺（左）和含 0.005 mol/ L Ca²⁺（右）的细菌去除实验。

图2. GO在不同Ca²⁺浓度下去除不同细菌浓度的效率。

图3. 在Ca2+浓度为0.005 mol/L时，GO的细菌去除效率随时间的变化。

图4. GO和GO-CaCl₂的XRD谱。

图5. GO (a、c和e)和GO-CaCl₂ (b、d和f)的TEM图像。

图6. 在TEM模式下绘制GO (a、b和c)和GO-CaCl₂ (d、e、f、g和h)的图像。

图7. GO和GO-CaCl₂的红外光谱。

图8. XPS光谱:(a)GO和GO-CaCl₂的全光谱；GO-CaCl₂的钙Ca2p。

图9. GO (a，b)和GO-CaCl₂ (c，b)的C1s和O1s XPS峰拟合谱。

图10. GO (a)和GO-CaCl₂ (b)的力-距离曲线。

图11. GO (a)和GO-CaCl₂ (b)、(c)的EFM图像:GO和GO-CaCl₂的静电相。

图12. 不同Ca²⁺浓度下GO的zeta电位值。

图13. 含细菌的GO(a)和含细菌的GO-CaCl₂(b)的AFM图像。

图14. Ca²⁺作用下GO去除机理过程示意图。

相关研究成果由中国地质大学工程技术学院Guowang Tang等人于2024年发表在Applied Surface Science(https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.159877)上。

原文：Calcium-facilitated adsorption and precipitation of bacteria on the graphene oxide surface