稀土基复合材料抗菌性能提升机制研究

摘要

稀土基复合材料凭借独特电子组态，在抗菌领域展现出显著的应用潜力。文章采用溶胶-凝胶法制备铈（Ce）、镧（La）、钕（Nd）、铕（Eu）等稀土元素掺杂的氧化锌（ZnO）复合材料，并系统探究其抗菌性能的提升机制。其中，Ce掺杂ZnO复合材料的抗菌活性尤为突出，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别高达99.2%和98.7%。机理研究表明，稀土离子可通过在ZnO晶格中形成电子陷阱，有效抑制光生电子-空穴对的复合、延长载流子寿命，促使活性氧物种生成效率提升3.2倍。进一步机制解析证实，稀土离子通过协同调控载流子分离效率与材料表面化学微环境，构建多重协同抗菌体系，为该类材料的抗菌性能增强提供了核心支撑。