近日，昆明理工大学化学工程学院生物质化工团队与中国科学院宁波材料技术与工程研究所合作，在利用农业废弃物基纤维素调控合成高催化活性和高稳定性半导体量子点方面取得重要研究进展。相关研究成果以“Augmented Visible-Light-Driven Antibacterial Mechanism of CuxS Quantum Dots Engineered by Gallium and Cationic Cellulose as a Dual-Carrier System”（镓与阳离子纤维素双载体工程化增强CuxS量子点可见光驱动抗菌机制）为题发表在国际材料科学TOP期刊《Advanced Functional Materials》上。昆明理工大学化学工程学院为论文第一完成单位，学院材料与化工专业2022级硕士研究生董博达为论文第一作者，高欣副教授、彭林才教授和张恒正高级实验师为论文共同通讯作者。

半导体量子点因其可调带隙、高界面反应活性及高效的电荷转移能力，在光催化抑菌领域展现出巨大潜力。然而，光生载流子的快速复合、材料自身的不稳定性以及易于聚集等问题，严重制约了其催化效率及在环境治理、能源转化等领域的广泛应用。

针对上述挑战，生物质化工团队开发了基于农业废弃玉米秸秆的再生阳离子纤维素与液态金属镓构成的双载体系统，成功实现了具有量子限制效应、富硫空位和p型肖特基结构的稳态硫化铜（CuxS）量子点的可控制备，显著提升了其光催化活性。在可见光照射下，该系统能够高效产生1O2以及•O2-、•OH、H2O2等多种活性氧物种，有效杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及耐药菌。机制研究表明：光激发产生的外源性活性氧破坏了微生物细胞膜的结构稳定性，造成实质性损伤，引发过度氧化应激，并导致包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和DNA在内的细胞必需成分降解。该研究工作发展了一种有机/无机双载体工程化的新策略，用于稳定具有可调能带结构和高活性位点密度的半导体量子点，为构建面向可见光驱动环境修复（如杀菌消毒）的高效、可持续平台提供了新思路。

示图（a）创新点：通过富含硫空位的CuxS量子点实现双载体调制，揭示了Cu1.75S QDs/Ga/RCC光催化剂增强细菌灭活的机制；（b）数据亮点：复合材料对高浓度大肠杆菌和金黄色葡萄球菌展现出卓越的光催化灭菌性能；（c）亚细胞灭菌机制：外源性活性氧通过干扰生理过程并降解超氧化物歧化酶、过氧化氢酶以及DNA，从而诱导细菌细胞死亡。

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、云南省基础研究计划项目、云南省“兴滇英才支持计划”青年人才专项等的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202426046