石墨相氮化碳光催化抗菌优化策略及应用研究进展

摘要

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一种晶体结构与石墨相似的碳基共轭聚合物材料，在光催化抗菌领域展现出独有的潜力。然而，g-C₃N₄光催化剂存在光生电子（e^-）和光生空穴（h⁺）易复合、太阳光吸收不全、比表面积小、吸附性差等问题，导致光催化效率低，影响了抗菌效果。采用形貌调控、贵金属沉积、元素掺杂、异质结构建等手段对g-C₃N₄进行功能化改性，可激发g-C₃N₄的抗菌潜力。对g-C₃N₄光催化抗菌性能的优化策略进行了详细介绍，重点综述了g-C₃N₄光催化抗菌特性在水消毒、抗菌敷料、抗菌纺织物、食品包装方面的应用研究现状，指出目前g-C₃N₄光催化抗菌剂开发面临的问题。为应对日益严峻的微生物污染挑战，其未来研究可从以下几个方面展开：1)深化活性氧（ROS）对细菌细胞膜破坏，细胞内蛋白质、DNA损伤等具体机制的研究；2)探索g-C₃N₄对耐药菌、常用真菌等广谱菌的抗菌应用研究；3)提升g-C₃N₄在不同环境下的适应性。

关键词

催化化学 / 石墨相氮化碳 / 光催化 / 抗菌 / 优化策略

基金资助

河北省自然科学基金(B2021208007); 河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2021321)