DOI: 10.1016/j.jcis.2021.02.089

与固体纳米纤维相比，电纺金属氧化物空心管由于其独特的结构优势而备受关注。尽管对空心管的制备进行了深入的研究，但分层壳的形成仍然是一个重大挑战。在此，研究者通过简单通用的单喷嘴静电纺丝策略以及随后的受控热处理，展示了具有两级分层壳的高度均匀、可复制和工业上可行的ZnO中空管（ZHT）的制备。形态学研究表明，中空管是由纳米结构构建而成的，其壁面具有独特的表层结构。复合纤维转变为中空管的机理主要基于聚合物模板的蒸发速率。值得注意的是，将加热速率从5℃调整到50℃/min对中空管的形成具有不利影响，因此随后生产了ZnO纳米板（ZNP）。对比光催化分析表明，ZHT的光催化活性高于ZNP。这一发现表明，电纺丝衍生的纳米结构中固有的大量缺陷足以提高光催化活性。抑制细菌生长的研究表明，该空心管对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有优异的杀菌效果，对水中存在的细菌具有潜在的杀灭作用。

图1.在不同位置和放大倍率下ZHT的代表性SEM图像。高倍放大图像显示存在两个不同的表面。单个ZHT的外表面清楚地显示出，中空管由许多ZnO纳米颗粒组成，中空管的内部由纳米颗粒构建的大量纳米蠕虫网络组成。

图2.（a）单个ZHT的SEM图像和EDX图，（b＆c）单个ZHT和ZnO纳米颗粒的TEM图像，（d＆f）ZnO纳米颗粒的HRTEM图像显示出0.26nm的晶格间距。

图3.ZHT和ZNP的O1s核心能级XPS光谱。OL和OV分别代表晶格氧和氧空位。氧种类的原子百分比插入在代表性光谱中。

图4.ZHT和ZNP的光致发光光谱。

图5.ZHT和ZNP的光催化活性。（a＆b）ZHT存在下MB的光降解。插图显示了光催化前后的MB溶液图像，（b）MB浓度随暴露时间的变化。插图显示了经ZNP处理一小时的MB溶液的图像。

图6.（a）暴露于不同浓度的ZHT后，与对照组相比的细菌生长（％）和（b）细菌细胞活性（％）。条形图显示随着ZHT浓度的增加，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的浓度依赖性细菌生长抑制和活性降低。

图7.（a）金黄色葡萄球菌和（b）大肠杆菌暴露于ZHT后的细菌细胞活性。从左到右的图分别为含有浓度为0、100、250和500µg/mL的ZHT。两种细菌菌群均呈浓度依赖性下降。

图8.未处理的（a）金黄色葡萄球菌和（b）大肠杆菌的SEM图像显示出正常的形态特征。用ZHT（500µg/mL）处理（c）金黄色葡萄球菌和（d）大肠杆菌长达12小时。处理过的细菌的细菌细胞形态发生了巨大的变化。