PVA/PDA@g-C3N4复合纳米纤维膜在增强光催化杀菌和降解中的应用

PVA /PDA@g‑C3N4 Composite Nanofiber Membranes for Enhanced Photocatalytic Bacteriostasis and Degradation

PVA/PDA@g-C3N4复合纳米纤维膜在增强光催化杀菌和降解中的应用

• 北京石油化工学院（Beijing Institute of Petrochemical Technology）

• 特种弹性体复合材料北京市重点实验室（Beijing Key Laboratory of Special Elastomeric Composite Materials）

这篇论文的核心内容是关于一种用于增强光催化杀菌和降解性能的PVA/PDA@g-C3N4复合纳米纤维膜的研究。以下是主要的研究点和发现：

1. **研究背景**：面对当今世界严重的环境问题和资源短缺，光催化技术因其绿色、高效和环境友好的优势而受到广泛关注。

2. **材料制备**：通过多巴胺在g-C3N4表面的自聚合，合成了聚多巴胺@碳氮化物(PDA@CN)，并通过电纺丝技术，以含PDA@CN的PVA溶液制备了PVA/PDA@CN复合抗菌纳米纤维膜。

3. **性能测试**：PDA在PDA@CN的光捕获能力上发挥了作用，增加了可见光的捕获能力。在可见光照射下，含有5% PDA@CN的PVA/PDA@CN纳米纤维膜对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)具有良好的抑制效果，最大抑制圈半径分别可达10.8毫米和11.6毫米，大肠杆菌的抑制率可达93.1%。

4. **光催化降解实验**：PVA/PDA@CN膜在可见光下表现出增强的光催化降解效率。当PDA@CN含量为5%时，PVA/PDA@CN膜对亚甲基蓝(MB)的去除率达到98.7%。

5. **材料特性**：纳米纤维膜具有良好的热稳定性和优异的机械性能，具有在未来多个领域应用的巨大潜力。

6. **关键词**：聚乙烯醇(PVA)、多巴胺(PDA)、石墨化碳氮化物(g-C3N4)、纳米纤维膜、光催化抗菌、降解。

7. **实验部分**：详细描述了PDA@CN的合成、P-PCN复合纳米纤维膜的制备、材料的形态观察、晶体结构表征、化学组成和化学键分析、光学性能分析、抗菌活性测试和光催化降解实验。

8. **结果与讨论**：通过SEM、TEM、XPS、XRD、FTIR、UV-Vis吸收光谱和荧光光谱等技术对PDA@CN纳米片和P-PCN纳米纤维膜的形貌、结构、化学组成和光学性质进行了表征。研究了P-PCN纳米纤维膜的抗菌活性和光催化降解性能，并探讨了其增强性能的可能机制。

9. **结论**：PDA@CN纳米片通过原位聚合在CN纳米片表面合成，并通过电纺丝技术成功制备了一系列P-PCN复合纳米纤维膜。这些复合纳米纤维膜在可见光照射下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有增强的抗菌效果，并且P-PCN-5样品在光催化降解亚甲基蓝方面表现出最佳性能。