基于印楝叶绿色合成的Clay/MnFe2O4纳米复合材料在光催化降解与自由基清除中的突破性应用

本研究通过印楝叶提取物绿色合成Clay/MnFe2O4复合材料，解决了甲基紫(MV)染料难降解问题。采用XRD、SEM等技术表征材料特性，证实其在UV光下90分钟降解效率达98.54%，DPPH自由基清除率81.4%，为环境修复和抗氧化剂开发提供新策略。

　　

合成有机染料在纺织、食品加工等行业的广泛应用带来了严重的环境污染问题，尤其是甲基紫(MV)等三芳甲烷类染料，因其化学结构稳定、自然降解困难，对水生生态系统和人类健康构成威胁。传统二氧化钛(TiO₂)光催化剂虽有效，但其仅能利用紫外线(波长<380 nm)的特性限制了实际应用。如何开发高效、稳定且能利用更广光谱范围的光催化材料，成为环境治理领域的重大挑战。

在此背景下，研究人员采用环境友好的印楝叶提取物，通过回流法成功制备了Clay/MnFe₂O₄纳米复合材料。研究团队系统考察了该材料在MV染料降解和自由基清除方面的双重功效。X射线衍射(XRD)分析显示材料具有(109)、(222)等晶面特征的立方晶系结构，扫描电镜(SEM)证实其纳米级形貌。在紫外光照射下，该复合材料对10 ppm浓度MV溶液的降解率高达98.54%，半衰期仅15.33分钟，且经过5次循环后仍保持90%以上效率。更令人振奋的是，通过DPPH(2,2-二苯基-1-苦基肼)实验测得其自由基清除效率达81.4%，IC₅₀值为253.644 μg/mL，显著优于单一组分。

研究采用了多项关键技术：X射线衍射(XRD)用于晶体结构分析；扫描电子显微镜(SEM)观察材料形貌；傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测官能团；能量色散X射线分析(EDX)测定元素组成；紫外-可见光谱(UV-Vis)评估光催化性能；DPPH自由基清除实验评价抗氧化活性。

【XRD分析】显示MnFe₂O₄和Clay/MnFe₂O₄在23.32°、33.02°等位置出现特征峰，与立方晶系标准卡片(JCPDS)匹配，证实成功合成目标材料。

【光催化活性】实验表明，Clay/MnFe₂O₄在90分钟内对MV的降解遵循一级动力学，总有机碳(TOC)去除率证明其可实现有效矿化。通过添加异丙醇、苯醌等清除剂，证实羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O₂^-)是主要活性物种。

【抗氧化研究】显示复合材料具有剂量依赖性清除能力，其81.4%的清除效率远超单独组分，归因于粘土与铁氧体的协同效应增强了电子转移能力。

这项发表于《Sustainable Chemistry One World》的研究具有多重意义：其一，开发的环境友好型合成方法避免了传统化学法的毒性问题；其二，复合材料兼具高效光催化和抗氧化性能，为"一材多用"提供范例；其三，阐明了粘土增强铁氧体性能的机制，为设计新型功能材料指明方向。未来研究可拓展至其他污染物体系，并探索其在医疗抗氧化领域的潜在应用。S Rajendra Prasad和H Madhu的研究团队通过这项工作，为解决环境污染物治理和氧化应激相关健康问题提供了创新性解决方案。