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重庆交通大学张继祥&中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所赵君&张淑东&王振洋ACS Appl. Mater. Interfaces:基于Ag-Pd@MoS2纳米酶的耐用、快速自消毒、可重复使用的防护服
2023/12/15 9:33:46 易丝帮

个人防护服在隔离微生物和有害超细粉尘方面发挥着重要作用,但它不能快速灭活表面截获的细菌,使其成为一个潜在的感染源。然而,自发、持久的快速杀菌是商业防护服面临的一大挑战。在此,本研究通过置换反应、静电纺丝技术和真空过滤方法精心设计了一种可见光增强的基于Ag-Pd@MoS2纳米酶的织物,命名为PVDF/Ag-Pd@MoS2/PAN织物(PAPMP织物),其具有显著的三模式协同抗菌效果。Ag-Pd的修饰大大增强了MoS2纳米片对可见光谱(390-780nm)的吸收及其相应的催化性能。同时,MoS2纳米片的组合显著增强了Ag-Pd在阳光照射下的氧化酶样特性,在5分钟内使表面结合1O2的产率提高了~4.54倍。此外,所获得的Ag-Pd@MoS2纳米酶显示出优异的光热转换性能(36.12%),这使得PAPMP织物的表面温度在太阳模拟器(1W/cm2)照射下1分钟内急剧升高至62.8℃。相应地,所获得的PAPMP织物表现出优异的内在抗菌效果,在阳光刺激下将杀菌时间从4小时大大缩短到仅5分钟。织物的快速抗菌作用可归因于表面结合活性氧的产生速率的提高和太阳辐射温度的升高。值得注意的是,即使在30次洗涤循环之后,织物仍然保持有效的杀菌效果。该织物除了具有较高的可重复使用性外,还具有出色的生物相容性和耐水性。该工作为提高防护服固有的及时杀菌和保温效率提供了一种新的策略。

 

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图1.Ag-Pd@MoS2纳米酶的合成和表征。(A)Ag-Pd@MoS2纳米酶的合成原理图。(B,C)MoS2纳米片的扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像。(D)Ag-Pd@MoS2纳米酶的扫描电镜图像。(E-H)S、Mo、Pd和Ag的能量色散光谱(EDS)图像。(I-L)Ag-Pd@MoS2纳米酶的X射线光电子能谱(XPS)图像。


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图2.Ag-Pd@MoS2纳米酶的类酶、光动力和光热性能。(A)浓度为200μg/mL的Ag-Pd@MoS2和MoS2纳米片的紫外-可见-近红外吸收曲线。(B)不同浓度的Ag-Pd@MoS2纳米酶在5分钟的黑暗和光照条件下产生的·OH的还原率。(C)不同浓度的Ag-Pd@MoS2纳米酶在5分钟的黑暗和光照条件下产生的1O2的生成率。(D)不同浓度的Ag-Pd@MoS2纳米酶水溶液在太阳模拟器(0.5W/cm2)下的升温曲线。(E)太阳能模拟器下加热过程的温度变化以及冷却过程。(F)时间与ln(θ)之间的线性关系。


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图3.Ag-Pd@MoS2修饰灭菌层的制备过程和表征示意图。(A)Ag-Pd@MoS2修饰灭菌层的制作示意图。(B)在太阳模拟器(1W/cm2)照射下,具有不同比例Ag-Pd@MoS2纳米酶(分别为1.2、0.89、0.52、0.21、0.12和0%)的Ag-Pd@MoS2修饰灭菌层的光热效应。(C)负载有1.2% Ag-Pd@MoS2纳米酶的灭菌层的温度循环试验曲线。(D-G)具有不同比例Ag-Pd@MoS2纳米酶(分别为1.2、0.52、0.21和0%)的灭菌层的SEM图像。


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图4.PAPMP织物的制备和表征。(A)PVDF和PAN的静电纺丝原理图。(B)PVDF的SEM和数码相机图像。(C)PAN的SEM和数码相机图像。(D-F)PAPMP织物的制备示意图及其疏水层和吸湿层的数码相机图像。(G)在太阳模拟器照射下以及关闭后(1W/cm2)负载的升温和自然冷却曲线。(H)在太阳模拟器照射下以及关闭后具有1.2% Ag-Pd@MoS2负载的PAPMP织物的红外相机图像。


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图5.PAPMP织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。(A,C)在黑暗环境中,用不同样品在标准琼脂平板上培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落的数字图像。(B,D)不同样品在黑暗环境中培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的存活率。(E,G)在光照条件下,用不同样品在标准琼脂平板上培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落的数字图像。(F,H)不同样品在光照条件下培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的存活率。(I)所提出的PAPMP织物的杀菌机理和应用示意图。


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图6.(A,C)在太阳模拟器下照射5分钟,用PVDF、PAN和PAPMP织物培养并用DAPI和PI染色的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的共聚焦激光图像。(B,D)在太阳模拟器下照射5分钟,用PAPMP织物培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的SEM图像。


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图7.PAPMP织物的渗透性和自清洁特性。(A)PAPMP织物在不同温度下的水蒸气渗透性。(B,C)PAPMP织物的吸湿层和疏水层的WCA和水接触图像。(D)PAPMP织物的清洁实验。


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图8.PAPMP织物在不同洗涤时间后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。(A)在黑暗环境中,用PAPMP织物在标准琼脂平板上培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落的数字图像。(B)PAPMP织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果。(C)在太阳模拟器照射下,用PAPMP织物在标准琼脂平板上培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落的数字图像。(D)在太阳模拟器照射下PAPMP织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果。


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