تخریب فوتوکاتالیستی باکتری e.coli توسط فوتوکاتالیست‌های کربن نیترید گرافیتی تحت تابش نور مرئی

فناوری فوتوکاتالیستی با استفاده از نور مرئی، راهکاری نوین برای تصفیه فاضلاب ارائه می‌دهد. کربن نیترید گرافیتی، در سال‌های اخیر به‌عنوان یک نیمه‌هادی پلیمری، در این حوزه مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، رفع محدودیت‌های موجود در این ماده، چالش اصلی پیش روی پژوهشگران است. در این پژوهش، فوتوکاتالیست کربن نیترید گرافیتی با استفاده از روش پلیمریزاسیون حرارتی و با بهره‌گیری از ملامین، به‌عنوان پیش‌ساز، در اتمسفر گازی جدید co2 سنتز شد. به‌منظور مقایسه، نمونه‌های مشابه در اتمسفر‌های رایج همچون n2 و هوا سنتز شدند. ساختار، مورفولوژی و خواص نمونه‌ها با استفاده از آنالیزهای مختلف مشخص شد. همچنین، با توجه به اهمیت باکتری e.coli، فعالیت ضدباکتریایی آنها در برابر این باکتری تحت شرایط نوری مختلف (روشنایی و تاریکی) ارزیابی شد. با توجه به نتایج، نمونه سنتز شده در اتمسفر co2 به‌ترتیب دارای مساحت سطحی حدود 3 و 2 برابر بیشتر از، نمونه‌های سنتز شده در اتمسفر هوا و نیتروژن بود. همچنین، شدت لومینسانس در این نمونه به‌طور قابل توجهی کمتر بود که این امر نشان‌دهنده بهبود عملکرد فوتوکاتالیستی آن است. نتایج آزمایش‌های میکروبی نشان داد ماده cn-co2 به‌طور کامل باکتری e.coli با غلظت اولیهcfu/ml 107، را با دوز موثرg/l 0.2 در مدت 180 دقیقه تحت تابش نور مرئی غیرفعال کرد. این در ‌حالی است که نمونه‌های cn-air و cn-n2 به‌ترتیب 62.7 و 29.5 درصد از باکتری‌ها را مهار کردند. همچنین نتایج در شرایط تاریکی نشان داد که cn-co2 توانایی بالایی در مهار رشد باکتری دارد. نتایج آزمایش انتشار دیسک دیفیوژن و بررسی زنده‌مانی باکتری در محیط جامد نیز این یافته‌ها را تایید کرد. با توجه به مزایای بارز این نانوماده (cn-co2)، از جمله قدرت فوتوکاتالیستی بالا، خاصیت ضدباکتریایی قوی و روش سنتز ساده و یک مرحله‌ای، می‌توان از آن به‌عنوان یک کاتالیست نوری کارآمد در صنعت تصفیه فاضلاب بهره برد.

photocatalytic degradation of e.coli bacteria by graphitic carbon nitride photocatalysts under visible light irradiation

photocatalytic technology offers novel solutions for wastewater treatment using visible light. graphitic carbon nitride, as a polymeric semiconductor, has attracted significant attention in this field. however, overcoming the limitations of this material remains a major challenge for researchers. in this study, a graphitic carbon nitride photocatalyst was synthesized using a thermal polymerization method with melamine as a precursor in a new gaseous atmosphere of co2. for comparison, similar samples were synthesized in common atmospheres such as n2 and air. the structure, morphology, and properties of the samples were characterized using various analyses. additionally, considering the importance of e.coli bacteria, their antibacterial activity against this bacterium was evaluated under both light and dark conditions. the sample synthesized in the co2 atmosphere had a surface area approximately 3 and 2 times higher than those synthesized in air and nitrogen atmospheres, respectively. also, the luminescence intensity of this sample was significantly lower, indicating an improvement in photocatalytic performance. the results of microbiological tests showed that the cn-co2 sample completely inactivated e.coli bacteria with an initial concentration of 107 cfu/ml when exposed to an effective dose of 0.2 g/l within 180 minutes under visible light irradiation. in contrast, the cn-air and cn-n2 samples inhibited 62.7% and 29.5% of the bacteria, respectively. the results also indicated that cn-co2 had a high ability to inhibit bacterial growth in the dark. the results of the disk diffusion assay and bacterial viability tests in solid media also confirmed these findings. given the significant advantages of this nanomaterial (cn-co2), including high photocatalytic activity, strong antibacterial properties, and a simple and one-step synthesis method, it can be used as an efficient photocatalyst for water and wastewater treatment industries.