隨著全球水資源短缺的加劇，正滲透作為一種新興的滲透驅動膜工藝，在工業和環境廢水凈化中的應用迅速增加。正滲透具有膜污染低、環境友好、水通量高等優點。因此，科研人員致力于開發各種具有理想特性的正滲透膜。其中，薄膜復合物正滲透膜因良好的化學穩定性和對鹽的高截留率而倍受關注。然而，生物污染仍然是正滲透膜發展的主要障礙之一。微生物在膜表面的附著嚴重地影響了膜的壽命，增加了正滲透過程中運行和維護的成本。

日，材化學院鄒文生、王亞琴課題組設計制備了一種具有良好的正滲透和抗菌性能的間苯二甲酸碳點/聚賴氨酸復合膜(IPA-C-dots/PLL-M)。該膜是將聚酰胺薄膜復合正滲透膜與IPA-C-dots/PLL納米復合材料偶聯制備所得（圖1）。

圖1. 室溫磷光間苯二甲酸碳點的合成 (a)， 間苯二甲酸碳點與聚賴氨酸的偶聯(b)， 間苯二甲酸碳點/聚賴氨酸納米復合材料偶聯到正滲透膜活性層(c)和抗菌(d)示意圖。

膜表面的表征結果表明，IPA-C-dots/PLL改性膜具有更高的親水性和更低的表面粗糙度（圖2上-左）。親水的表面意味著水滲透性能的提升，更光滑的表面形貌說明細菌粘附的結合位點會更少。靜態和動態抗菌的實驗結果證明了IPA-C-dots/PLL改性膜本身在光照條件下具有良好的殺菌能力，且在正滲透過程中也具有優異的抗菌性能（圖3，4）。

研究團隊探討了IPA-C-dots的抗菌機理（圖3），IPA-C-dots水溶液中能量從激發三重態轉移到溶解氧中產生了單重態氧，是一種著名的光動力抗菌化學療試劑，能夠高效抑制細菌的增殖。如圖3（b）所示，在TEMP水溶液中，EPR譜顯示出更強的IPA-C-dots的單重態氧信號，驗證了IPA-C-dots的抗菌機制。

圖2. 對照膜，PLL改性膜和IPA-C-dots/PLL改性膜的水接觸角(a)和AFM圖像(b)（上-左）。 動態抗菌實驗中各組在加速生物污染條件下隨時間變化的水通量（a）和歸一化水通量（上-右）。靜態抗菌實驗中各組膜上存活的大腸桿菌在瓊脂板上生長的菌落圖（下）。

圖3. IPA-C-dots的室溫磷光和熒光示意圖(a)。在四甲基哌啶(TEMP)水溶液中，有碳點的溶液和無碳點的溶液在365 nm紫外燈照射1min后的EPR光譜(b)

IPA-C-dots/PLL改性膜具有良好的正滲透和抗菌性能，且合成簡便、成本低廉，因此該膜將在未來的水處理和海水淡化領域得到廣泛應用。研究成果以“Coupling room-temperature phosphorescence carbon dots onto active layer for highly efficient photodynamic antibacterial chemotherapy and enhanced membrane properties”為題，日發表在《Journal of Membrane Science》(中科院1區，影響因子：8.742)上，材化學院碩士生繆聞飛為論文第一作者，鄒文生副教授與王亞琴教授為通訊作者,中科大徐銅文教授為共同通訊作者，安徽建筑大學為第一單位。該研究得到了安徽省自然基金（1908085MB40），安徽省教育廳重點項目（KJ2018A0513）以及博士后基金（2017M612091）的資助。

論文信息：Coupling room-temperature phosphorescence carbon dots onto active layer for highly efficient photodynamic antibacterial chemotherapy and enhanced membrane properties。Wenfei Miao a, Wen-Sheng Zou*, Qingchun Zhao, Yaqin Wang*, Xia Chen, Shibiao Wu, Zhaoming Liu, Tongwen Xu*, J. Membr. Sci. 2021, 639, 119754,https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119754.