纳米抗菌材料国内外研究现状
纳米材料与软物质的研究现状、应用及未来发展
纳米材料与软物质的研究现状、应用与未来发展1引言1990年，第一届国际纳米科学技术会议与第五届国际扫描隧道显微学会议同时在美国巴尔的摩举办，《纳米技术》与《纳米生物学》两种国际专业期刊相继问世，标志一门崭新的科学技术——纳米科技的诞生。
从此纳米科技得到科技界的广泛关注，并迅猛发展。
1991年，诺贝尔得主、法国物理学家P.G. De Gennes在诺贝尔授奖会上以“软物质（Soft Matter）”为题进行演讲，提出了软物质的研究，统一了欧洲科学家笔下的“软物质”与美国科学家口中的“复杂流体”两个称呼。
从此，软物质研究作为物理学的一个重要研究方向得到了广泛的认可。
纳米材料与软物质的研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。
巨大的需求与技术支撑，使其在诞生之初就显现出蓬勃的生命力，而且对它们的研究经久不衰。
在知识与学科互相交叉的今天，纳米材料与软物质有可能相互结合，在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。
2纳米材料的概念广义的纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
按照维数，纳米材料的基本单元可以分为三类：零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度的材料，如纳米尺度颗粒、原子团簇等；一维，指在空间有两维处于纳米尺度的材料，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度的材料，如超薄膜、多层膜、超晶格等。
纳米科技是面向纳米材料的运动规律和相互作用并在应用中实现特有功能和智能作用的技术问题，发展纳米尺度的探测和操纵。
纳米科技主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征三个研究领域。
扫描隧道显微镜（STM）在纳米科技中占有重要的地位——它贯穿到七个分支领域中，以其为分析和加工手段所做的工作占一半以上。
纳米银材料抗菌机理及应用研究
纳米银材料抗菌机理及应用研究自然界中，金属银拥有卓越的抗菌能力。
因此，随着现代医疗、生活水平的提高，银逐渐被广泛应用于医疗用品、日用品、环保材料等领域。
目前广泛应用的银材料主要包括纳米银、银离子等类型。
其中纳米银材料是一种具有优良抗菌性能的生物医用材料，其独特的抗菌机理以及广泛的应用前景引起了人们的高度关注。
纳米银材料抗菌机理纳米银具有优越的抗菌活性，是因为其特殊的抗菌机理。
纳米银粒子表面带有大量的自由电子，这些自由电子能够与菌体的DNA、RNA等分子进行反应，使其结构发生改变，从而抑制了菌体的生长和繁殖。
此外，纳米银还能与菌体表面的蛋白质、酶等官能基团结合，破坏了其功能性结构，破坏了菌体的代谢和生理活动，最终达到杀灭或抑制菌体的目的。
而且，纳米银粒子本身的高表面积、多孔性等特点，也能让它们更容易与菌体产生接触、吸附和渗透作用，加速抗菌效果的产生。
纳米银材料应用研究纳米银材料已经被广泛应用于医疗、环保、日用等领域。
例如，在医疗领域中，纳米银材料可以应用于各种医疗用品制造，如医用敷料、人体假体、手术器械等；在日用领域中，纳米银也可以被应用于制造各种抗菌饰品、生活用品、厨具等；在环保领域中，纳米银可应用于防霉、防腐、除臭等方面，如制造高效空气净化器、饮水机等。
目前纳米银的应用领域广泛，但在未来的研究中还有许多值得关注和攻克的难点。
例如，如何提高纳米银在价格上的竞争力；如何应对纳米银在潜在毒性等方面带来的安全隐患；如何进一步挖掘纳米银材料在抗菌领域的应用潜力等问题。
总之，纳米银是一种非常重要的抗菌材料，其天然的抗菌性能加上人造的加工技术应用，使得它在应用领域具有广泛的前景。
未来，需要对其进行更加深入的理论和实践研究，以进一步推动纳米银材料在生产、生活等领域的广泛应用。
纳米材料的抗菌性能研究
纳米材料的抗菌性能研究纳米材料是具有尺寸在纳米级别的物质，其特殊的结构和性质在不同领域具有广泛的应用前景。
近年来，科学家们对纳米材料的抗菌性能进行了深入研究，探索其在医疗和食品安全等方面的潜在用途。
本文将探讨纳米材料的抗菌性能研究领域的一些重要进展。
抗菌性能是纳米材料广受关注的一个重要特性。
传统的抗菌方法，如化学药剂和物理灭菌，往往存在着副作用和局限性。
然而，纳米材料通过其特殊的结构和功能带来了新的解决方案。
纳米颗粒的尺寸远小于细菌和病毒的尺寸，使其可以穿透细胞膜并破坏细胞结构。
此外，纳米材料表面的高比表面积也有利于与细菌相互作用，从而抑制其生长。
因此，纳米材料展现出了卓越的抗菌性能。
银纳米颗粒是目前研究最为广泛的一类纳米材料。
银离子的抗菌活性已经被广泛证明，而银纳米颗粒在材料表面的释放具有持久的抗菌效果。
研究表明，银纳米颗粒可以抑制多种细菌和真菌的生长，包括耐药菌株。
此外，银纳米颗粒还可以作为抗菌剂纳入纺织品和聚合物中，有效地提高这些材料的抗菌性能。
除了银纳米颗粒，其他纳米材料也被广泛研究用于抗菌应用。
碳纳米管、二氧化钛纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒等材料也展现出了优秀的抗菌性能。
碳纳米管的高比表面积和独特的结构特性使其具有卓越的抗菌效果。
而二氧化钛和氧化锌纳米颗粒则通过产生活性氧物种和破坏菌体结构来实现其抗菌作用。
这些纳米材料的抗菌性能在医疗器械、包装材料和水处理等领域有着广泛的应用潜力。
纳米材料的抗菌性能研究还面临一些挑战和问题。
首先，纳米材料的生物安全性仍然是一个关键问题。
虽然纳米材料能够有效抑制细菌的生长，但对于人类和环境的潜在毒性尚不完全了解。
因此，相关的毒性评估和安全性研究非常必要。
其次，纳米材料的稳定性和长期持久的抗菌效果也需要进一步改进。
在实际应用中，纳米材料的抗菌效果可能会受到周围环境和物质的影响，因此需要进行更多的研究来优化其抗菌性能。
总的来说，纳米材料的抗菌性能研究在医学、食品安全和环境保护等方面具有重要的应用前景。
纳米二氧化钛抗菌材料的研究与应用进展
纳米二氧化钛抗菌材料的研究与应用进展摘要：随着人们生活水平的提高，洁净卫生的生活环境逐渐成为人们追求的目标。
在这种形势之下，如何有效的抑制有害细菌的生长、繁殖，或彻底的杀灭有害细菌这一课题，越来越受到世人的尖注。
由于纳米二氧化钛具有较好的光催化活性，将其应用于抗菌材料有着广阔的前景。
本文简要综述了TiO?在抗菌卫生陶瓷、抗菌纤维及抗菌金属制品等方面的应用，并且探讨了米TiO?抗菌材料的发展前景。
尖键词：纳米TiO?抗菌应用近年来纳米二氧化钛光催化抗菌材料逐渐成为研究的热点之一［1］。
自1972年日本东京大学的两位学者桥本和仁和藤岛昭在Nature发表了TiO?电极在可见光下能够电解水［2］以来，来自化学、物理、材料等领域的学者围绕着光催化原理及光催化技术的应用开展了大量的研究。
1997年Wang等在Nature上撰文报道了二氧化钛薄膜的双亲性［3］，这一发现引发了人们对二氧化钛光催化原理和光催化技术应用研究的又一热潮，经过众多科研工作者的不懈努力，光催化材料的应用研究得了长足的进步特别是近几年来已经取得了突破性进展。
鉴于纳米TiO?具有氧化活性高化学稳定性好、对人体无毒副作用、对环境无污染、价格低廉等优点，纳米TiO?在抗菌材领域的应用取得了丰硕的成果。
1、纳米TiO?用于抗菌领域的优势可用作光催化抗菌剂的材料主要为n型半导体，如TQ 2、ZnO CdS WO SnQ、ZrO?等。
根据选择抗菌剂须遵循的原则：对人体安全无毒，对皮肤没有刺激性；光催化活性高，抗菌能力强，抗菌范围广；无臭味、怪味，外观颜色浅，气味小；热稳定性好，高温下不变色、解、不挥发、不变质；价格便宜，来源容易等［4］,这些半导体中以TiO2、CdS、ZnO的催化活性最高，然而ZnO在水中不稳定，会在粒子表面生成Zn(OH)2,影响抗菌效果；CdS在光照射时不稳定，发生阴极光腐蚀，产生Cd2离子，对生物有毒性，对环境有害；而纳米TiO?符以上原则。
抗菌与抗病毒纳米材料的研究与应用
抗菌与抗病毒纳米材料的研究与应用近年来，抗菌与抗病毒纳米材料的研究与应用越来越受到关注。
这些纳米材料能够在微观尺度上改变细菌和病毒的生物活性，使其失去致病能力，从而有效地预防和治疗感染性疾病。
纳米材料的研究不仅为医学提供了新的治疗思路，也为生态环境和公共卫生保障提供了新的手段。
一、抗菌纳米材料的研究与应用1. 银纳米材料银纳米材料具有较强的抗菌能力，能够破坏细菌细胞膜和细胞内蛋白质结构，抑制其生长和繁殖。
近年来，银纳米材料被广泛应用于医疗器械、食品包装等领域。
例如，一些医用外科手术器械的表面涂覆银纳米材料，可以有效降低手术感染率。
同时，银纳米材料也可以应用于饮用水净化、环境卫生等领域，保障公众健康和生态环境。
2. 氧化铜纳米材料氧化铜纳米材料具有一定的抗菌能力，能够通过氧化还原反应抑制细菌细胞的呼吸作用，从而破坏其细胞壁和膜结构。
氧化铜纳米材料有着良好的稳定性和生物相容性，可以用于医用材料和食品工业等领域。
3. 石墨烯纳米材料石墨烯纳米材料具有极强的物理化学性质和生物相容性，能够有效地杀灭多种细菌和病毒。
其特有的薄膜结构和高比表面积，使其成为制备高效抗菌材料的理想选择。
石墨烯纳米材料可以应用于食品、饮用水净化、环境卫生等领域。
二、抗病毒纳米材料的研究与应用1. 多肽纳米材料多肽纳米材料是一种新型抗病毒材料，能够通过结构特异性识别和包埋病毒，从而抑制其复制和感染。
例如，糖基化多肽纳米材料能够有效地抑制人类免疫缺陷病毒（HIV）的繁殖，对于治疗艾滋病有一定的潜力。
2. 生物大分子纳米材料生物大分子纳米材料是一种具有天然生物活性的分子，在纳米尺度下展现出了新的物理化学性质和生物学特性。
例如，研究者们利用大豆蛋白质和DNA分子制备了一种抗病毒纳米材料，能够有效地捕捉并杀死流感病毒。
3. 金簇纳米材料金簇纳米材料是一种新型抗病毒材料，能够通过不同机制杀灭多种病毒。
研究者们发现，金簇纳米材料能够结合并杀死人类乙型冠状病毒，对于治疗新冠病毒有一定的应用前景。
中国抗多药耐药菌纳米抗菌剂研究取得进展
监督基本药物质量
（ 来源 ： 国信证券 ）
Ｊｒ ， 、 ，
由中国药品 生物制 品检 定所 牵
头组 织 的 “ 本 药 物 质 量信 息 平 台” 基 项 目 日前 进 入 网络 建 设 阶 段 ，该 项
国家食药监局对做好药品再
注册 审查 审 批 工作 再 作 补 充
中国抗多药耐药菌 纳米抗菌剂研究取得进展 ～ ～医 ～ ～望 药 瞬
信 息化 建设情 况的前 期调研 ， 中国 药品 生物 制 品 检 定 所 组 织编 写 了《 基
剂基本技 术要 求的通知 》（ 国食药监 注 ［ ０８ ７ ）中相关要求，日前 ， ２０ ］ 号 国家食药监局 印发通知 ，对 《 关于做 好 药品再注册审查审批 工作 的通知 》 （ 国食药监 注 ｆ ０］８ ２ ９ ７号 ） ０ ３ 再作补充。
的通知 。
全 国 药检 系 统 的 办公 网 络 平 台 ，
露 ，细菌死亡。与现有抗生素相 比，
这 种 纳 米 颗 粒 很 难 诱 导 细 菌 产 生 耐
药 性 。 同 时 。纳 米 颗 粒 对 人 原 代 细
实现 药 品 检 验 数 据 资 源 和 业 务 应 用 平 台共 享 ，推 动 药检 系统 的 信 息 化 建 设 ，提 高 药 品 检 验 业 务 管 理 的 质
整 的 央 企 人 士 透 露 ，基 本 药 物 政 策 调 整 不 可避 免 ，很 可 能 会 回 归原 来
的设 计 ，即 定点 生 产 、 定 点 配送国 Ｆ ＤＡ认
台 ，使 华 药 的 产 品 结 构 得 到 进 一 步
优化。
证 ，以 实现 产业升级 ； 海普瑞 独特
据 介 绍 ，通 过 对 全 国 药检 系统
纳米抗菌材料的研究进展
纳米抗菌材料的研究进展摘要：纳米抗菌材料中抗菌剂以纳米尺寸分散，具有高比表面积和高反应活性，抗菌材料整体的抗菌效果较传统抗菌剂有显著提高，更能显著的抑制细菌、真菌等微生物的生长和繁殖，并改善抗菌材料的力学性能，引起了国内外研究者的广泛关注。
本文对具有广泛应用前景的金属型、光催化型、季铵盐或季磷盐修饰无机纳米颗粒等纳米抗菌剂的研究及应用情况进行了综述。
关键词：纳米、抗菌剂、金属型、光催化型、无机纳米颗粒The research development of nano-antibacterial materialsAbstract:Antibacterial agents are dispersed as nano-sized particles in nano-antibacterial material. Because of the high surface area and high reactivity of antimicrobial agents, the overall antibacterial properties of nano-antibacterial materials have increased more significantly than the conventional antibacterial agents, which have more effect on inhibiting the growth and reproduction of microbial, such as bacteria, fungi and other microbial. Moreover, antibacterial agents can improve the mechanical properties of antibacterial material. In this paper, the research and application development of some kinds of nano-antibacterial materials with broad application prospects is reviewed, such as metal-based, light catalytic nano-antibacterial materials, and inorganic nano-sized materials modified by quaternary ammonium or quaternary phosphorus salt.Keywords: nano-sized, antibacterial agent, metal, light catalytic, inorganic nanoparticles 随着科技的发展，生活水平的提高，人们对自身居住、工作、生活的环境卫生要求进一步提高，促进了抗菌技术和抗菌材料的快速发展。
纳米抗菌
1引言纳米粒子因其尺寸变小，而具有许多新的特性。
例如:表面与界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应等。
当任何材料用高科技手段被细化到纳米量级时，该材料的物化性能就会发生巨大的变化，如:金属为导体，但纳米金属微粒在低温下的量子尺寸效应会导致绝缘性，纳米无机杀菌剂具有极强的杀菌能力等[1]。
细菌、霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大的危害，影响人们的健康，甚至危及生命。
微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的材料越来越受到人们的关注,同时人们也研制开发出了一系列的抗菌材料[2]。
抗菌(杀菌)玻璃亦称绿色玻璃，属新材料科学与微生物学相结合的产物，是利用现代高科技材料抑制和杀死细菌，从而使传统产品增添高新技术含量。
纳米抗菌玻璃由此产生，它既具有纳米材料的新的特性，而且同时也具有杀菌效果。
2纳米抗菌玻璃的研究现状2.1银系抗菌材料的抗菌机理银系抗菌材料[5～6]可以说是使用得最多的一种材料，其抗菌机理，目前有以下两种观点：（1）Ag+接触反应，认为Ag+通过接触反应造成微生物活性成分破坏或产生阻碍。
当微量Ag+到达微生物细胞膜时，因后者带有负电荷，依靠库仑引力，使二者牢固吸附，Ag+穿透细胞壁进入胞内，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。
同时，Ag+也能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传送系统。
（2）催化假说，认为物质表面分布的微量Ag+能起到催化活性中心的作用，银激活空气或水中的氧，产生羟基自由基(·OH)及活性氧离子(·O2-)。
它们能破坏微生物细胞的增殖能力，抑制或杀灭细菌，以上两种假说都有一定依据。
2.2纳米表面效应纳米ZnO是新型抗菌剂，具有广谱的杀菌抗菌效能、耐热性高、安全性好、持续性好、价格便宜、使用方便，在杀菌除臭、预防疾病、美化环境方面日益受到人们的重视。
其抗菌原理是由于超微细ZnO粒度小、比表面积大，随着颗粒细度的增加，颗粒的表面原子数增多，表面原子数与颗粒的总原子数之比值也增大，其表面能亦随之迅速增加，于是便产生了“表面效应”；利用纳米ZnO具有的奇特“表面效应”，它在与水和空气的条件下，在阳光下尤其是在紫外线的照射下，能够自行分解出自由移动的带负电的电子(e)和带正电的空穴(h+)，并发生下列化学反应[7]：H2O+h+→·OH+H-(1）O2+e→·O2-（2）生成的空穴可以激活空气中的O2，生成的原子氧和·OH，它们有较强的化学活性，特别是原子氧能与多种有机物反应，同时能与细菌内的有机物反应，从而在短时间内能杀死细菌[17]。
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1. 国内外研究现状和发展趋势 （1）多尺度杂化纳米抗菌材料的国内外研究进展 Ag+、Zn2+和Cu2+等金属离子具有抗菌活性，且毒性小、安全性高而被广泛用作抗菌剂使用。但是，由于其存在易变色、抗菌谱窄、长效性差、耐热性和稳定性不好等缺点而成为其进一步发展的障碍。相比而言，纳米银、纳米金、纳米铜、纳米氧化锌等纳米材料则可以在一定程度上克服这些问题。例如纳米银，在抗菌长效性和变色性方面均比银离子（多孔纳米材料负载银离子）抗菌剂有显著改善，而且其毒性也更低（Adv. Mater. 2010）；关于其抗菌机理，被认为是纳米银释放出银离子而产生抗菌效果（Chem. Mater 2010，ACS Nano 2010）。纳米金也有类似的效果（Adv. Mater. Res.2012），尽管活性比纳米银稍差，但其对耐药菌株表现出良好的抗菌活性(Biomaterials 2012)。铜系抗菌材料可阻止“超级细菌”（NDM-1）的传播（Lancet Infec.Dis. 2010）。活性氧化物是使用时间最长、使用面最广泛的一类长效抗菌剂，其中氧化锌是典型代表，特别是近年来随着纳米技术的发展，一系列低维结构氧化锌的出现，为氧化锌系抗菌材料提供了极大的发展空间，由于其良好的安全性，氧化锌甚至可用于牙科等口腔材料（Wiley Znter Sci.，2010）。本项目相关课题组多年的研究发现，ZnO的形貌差异、结构缺陷和极化率等都会影响其抗菌活性（Phys. Chem. Chem. Phys. 2008）；锌离子还可以与多种成分杂化，产生协同抗菌活性而提高其抗菌性能（Chin. J. Chem. 2008, J. Rare Earths 2011）。 利用杂化纳米材料结构耦合所带来的协同作用提高纳米材料的抗菌活性是近年来的研究热点。例如：纳米铜与石墨烯杂化体系中存在显著的协同抗菌作用（ACS Nano 2010）。用络氨酸辅助制备的Ag-ZnO杂化纳米材料，表现出良好的抗菌和光催化性能（Nanotechnology 2008）；但是Ag的沉积量过大，催化活性反而有所降低（J. Hazard. Mater. 2011）。以壳聚糖为媒质，通过静电作用合成得到均匀的ZnO/Ag纳米杂化结构，结果显示，ZnO/Ag纳米杂化结构比单独的ZnO 和单独纳米Ag的抗菌活性都高，表现出明显的协同抗菌作用（RSC Adv. 2012）。Akhavan等用直接等离子体增强化学气相沉积技术，结合溶胶-凝胶技术把锐钛型TiO2组装在碳纳米管表面（Carbon 2009）；Krishna等也用溶胶-凝胶法制备了
TiO2/WCNTs杂化纳米抗菌材料，其对芽抱杆菌所显示的失活时间是单纯TiO2的2倍（Proc Saf Env Pro 2005）。通过超声技术，结合热蒸发法制得Ag-NCPs/WCNTs杂化纳米结构，发现在Ag-NCPs生长过程中，MWCNTs与Ag-NCPs之间存在静电相互作用（中国科学E辑:技术科学 2009）。Mohan R等也制备了纳米银或纳米铜沉积改性的碳纳米管抗菌材料，并发现组装了纳米银或纳米铜的碳纳米管均比纯的纳米银或纳米铜抗菌性能好，作者认为主要是由于表面积增加的缘故（J. Phys. Chem. C 2008）。 关于纳米材料的抗菌机理，一直以来备受关注，也存在很多争议。例如，对于ZnO的抗菌机理，有学者认为是ZnO中溶出的Zn2+所带来的（FEMS Microbiol Lett 2008），而包括本项目相关团队的研究证实，ZnO体系中产生H2O2是其抗菌活性的主要机理（Thin Solid Films 2008，Catal. Commun. 2010），并提出通过控制氧空位可以调控H2O2产生量（Langmuir 2012）。X. Tan等认为，碳纳米管主要通
过活性氧的产生，形成氧化应激对细菌产生破坏作用（Carbon 2009）。Akhavan却发现在无光条件下，MWCNTs不显示抗菌性能，在有光条件下，60min抗菌性能为20%；沉积TiO2后，抗菌性能则显著提高：60min后在无光条件下提高到
60%，在有光条件下提高到90%（Carbon 2009）。Akasaka等对不同直径CNTs对口腔类细菌的研究发现MWCNTs对细菌具有很好的吸附能力且不会产生抗药性（Acta Biomaterialia 2009）。Kang的实验结果表明SWNTs抗菌性能优于MWNTs，并认为CNTs的表面积、对细胞的渗透性以及独特的化学性能是引起差异的主要原因（Langmuir 2008）。对于TiO2/WCNTs杂化纳米材料的抗菌活性，有研究认
为由于杂化异质结构减少了电子-空穴的再结合，增加了活性自由基形成率，从而表现出高的光催化抗菌效果（Carbon 2009）。 （2）杂化纳米材料多功能调控机制的国内外研究进展 李灿院士领导的研究团队将手性修饰的Pt纳米催化剂粒子装入碳纳米管内，发现碳纳米管可显著加速手性催化（Angew. Chem. Int. Ed. 2011）。利用纳米TiO2
与CNTs杂化提高前者的光催化性能也取得很好的结果，不少研究对其能带结构和光生电子的传输机制做了分析（Nano Lett. 2007，ACS Nano 2006，化学学报 2008）。清华大学朱永法课题组继用C60、类石墨碳、聚苯胺对ZnO进行杂化改性后，2011年又报道了ZnO与C3N4的杂化结构，并发现，杂化后，ZnO在紫外
光下的光生电流增加了5倍，并大大改善了ZnO的耐光腐蚀性能（Energy Environ. Sci. 2011）。最近，Qiu等报道了可在室内环境使用并同时具有降解挥发性有机物（VOC）和抗菌活性的CuxO/TiO2杂化结构 (ACS Nano 2012)。Tang等用电化学
火花放电破碎技术，结合热处理控制得到具有分级结构的TiO2杂化结构，显著
提高了其光催化活性（J Phys Chem C, 2012）。中科院化学所的Guo等制备了基于CdS-PPY的P-N结纳米线，实现了有机/无机半导体P-N结纳米线的可控构筑，并利用单根P-N结纳米线构建了微电极，具有优良的整流特性，而且其电学性能可以通过调节入射光强度实现调控（JACS 2008）。 利用石墨烯与TiO2之间形成杂化结构，可以显著提高TiO2的光催化活性；
例如：清华大学Jihong Li课题组（Nano Res. 2010）、斯坦福大学Hongjie Dai课题组（Nano Res. 2010）、中科院金属所成会明课题组（Adv. Fun. Mater. 2011）、中科院过程所Dan Wang课题组 （ACS Nano 2011） 等均取得了很好的研究成果。石墨烯与纳米ZnO、Fe3O4、CdS等形成的多层次杂化结构也表现出多功能特性（App. Catal. B: Env. 2011，Nano Res. 2011，Chem. Commun. 2011）。该类杂化结构的功能机理被认为是，有机污染物分子与石墨烯芳香环之间的相互作用，提高了光催化剂吸附能力，杂化结构使得催化剂（ZnO、TiO2等）的禁带变窄，拓宽了光响应范围，电子的快速转移抑制了光生电子-空穴对的复合（RSC Adv 2011）。基于石墨烯的多尺度杂化纳米结构，还在染料敏化太阳能电池、超级电容器等方面表现出多功能特性（Electrochem. Commun. 2009，Chem. Mater. 2010，ACS Nano 2010）。 （3）载人空间舱内微生物的相关研究现状 这方面的公开报道并不多，主要是针对前苏联的“和平”号和目前正在运行的国际空间站上的相关报道。有资料显示，在米尔计划实行的15年内，有关人员在舱内的控制面板、餐桌、司令舱等多处检测发现大量细菌和真菌，在95%的空气样本中细菌菌落数均为约500 cfu/m3、真菌则为2~1.0×103 cfu/m3。对飞行中所用的1177种材料进行检测发现，在表面材料中葡萄球菌、棒状杆菌、微球菌和不动杆菌所占比例分别为55.5％、36.0％、27.5％和24.3％；在空气样本中检测到金黄色葡萄球菌，芽孢杆菌、棒状杆菌、微球菌和沙雷氏菌所占比例为53.2％、34.0％、16.0％、13.8％和9.6％（Microbial Ecology 2004）。在其它太空飞船中也发现了各种各样的细菌和真菌，这些细菌和真菌的存在会威胁航天员的健康和航天装备的正常使用（Appl Environ Microbiol 1973，Microbial Ecology 2004, Intl. Biodeterioration & Biodegradation 2007）。另据报道，进入太空的细菌在太空环境的作用下，会变得更加致命，其对实验动物的致命杀伤力是地球上细菌的三倍（每日电讯报 2007）。 太空环境的细菌等微生物对绝大多数有机聚合物材料有降解作用，产生CH4、H2S等小分子化合物对密闭舱内的空气造成污染，其分泌的酸性化学物质对金属材料具有严重的腐蚀性（Vitro Cell Dev Biol Anim 2002）。在空间站密闭环境中，舱内设备排放的气体、使用的化学物质和机组人员新陈代谢的产物都会引起空间站舱内环境污染，并滋生大量的微生物。据报道，“和平号”空间站上聚集着多种微生物，它们以惊人的速度繁殖，不断蛀蚀、毁坏空间站上各种精良、独特的设备。目前的国际空间站上也存在大量的微生物，这些细菌正在侵蚀国际空间站的覆面层和设备，导致部分结构材料的强度、密闭性以及介电和其它性能下降。通过国外20余年的研究发现，航天器上生存着250多种微生物，所有这些微生物均来自地球。由于微生物在空间受到辐射的水平大大高于地面水平，由此诱发微生物变异，其活力大大高于地面上的同类。这已引起大家的高度关注，国外的科学家们正在研究制定一套评价材料抗微生物蛀蚀的适当方法。 研究表明，空间特殊环境对舱内生物的生长发育、遗传变异影响较大的是空间辐射和微重力两个因素。首先，空间辐射会引起细菌中水分子激活并电离，从而产生一系列的链式反应，例如形成高活性的自由基攻击微生物DNA，造成DNA改变；其次，辐射也可以直接作用于细菌的DNA，造成其碱基结构变化，引起DNA分子的断裂等，从而引起辐射遗传物质的改变。空间环境特