将源自Sonneratia-ovata的木质纤维素废弃物制成的银纳米颗粒与天然存在的卤氧石纳米管结合，用于高效去除有机染料污染物

《Green Technologies and Sustainability》：Integration of lignocellulosic waste ( Sonneratia-ovata) derived silver nanoparticle with naturally available halloysite nanotubes for efficient organic dye pollutants removal

本研究以 Sonneratia Ovata 叶提取液为原料，通过绿色合成法制备了银纳米颗粒负载层状硅酸盐纳米管催化剂（Ag@HNT），并系统表征其结构和性能。实验表明，Ag@HNT（0.5:1）在30分钟内实现98.25%的甲基橙光催化降解效率，其机理涉及表面等离子体共振和活性氧物种的协同作用，且材料具有重复使用性和环境友好性。

　　随着现代工业化进程的加快，全球范围内可饮用水资源的稀缺性正在加剧，这主要归因于水体中多种有害有机和无机污染物的混合。这种污染不仅影响了水的可饮用性，还对人类健康构成了严重威胁，例如引发过敏、眼部刺激、肝损伤以及呼吸系统功能障碍等。因此，寻找可持续的水体修复技术显得尤为重要。本文介绍了一种利用天然可得的Halloysite纳米管（HNT）并通过Lignocellulosic废弃物，即*Sonneratia Ovata*叶提取物进行银纳米颗粒（AgNPs）修饰的绿色合成方法。所制备的Ag纳米颗粒负载HNT催化剂在不同负载比例（0.25:1、0.5:1、0.75:1）下展现出高效的甲基蓝（MB）降解能力，其中0.5:1比例的催化剂在30分钟内实现了约95%的MB降解率，这一结果通过紫外-可见光谱仪验证。此外，为了探索MB去除反应的动力学和吸附等温线模型，研究者还应用了伪一级反应、伪二级反应、Elovich模型、内扩散模型、Langmuir模型、Freundlich模型以及Temkin模型进行详细分析。本文的研究创新之处在于采用*Sonneratia Ovata*叶提取物作为绿色合成银纳米颗粒的方法，避免了有毒还原剂的使用。同时，利用天然存在的HNT作为基质支持银纳米颗粒的催化活性形成，所制备的材料表现出比以往报道更高的催化活性。

现代工业的发展为各国经济建设提供了重要支撑，许多行业如食品加工、纺织和制药等，对提升人们的生活质量和社会发展起到了关键作用。然而，工业发展也导致了大量水资源的消耗，以及工业废水的排放，对河流和湖泊等水体造成了严重污染，从而影响了饮用水的安全。一些工业废水中含有合成有机染料等有毒污染物，必须进行有效降解才能获得清洁的饮用水。考虑到这一问题，合成染料的降解显得尤为重要。目前已有多种方法用于处理合成染料，例如电催化、光催化、吸附和膜技术等。但这些方法在实际应用中存在一定的局限性，例如吸附和膜技术由于染料结构稳定，无法有效实现降解或减少毒性。电化学氧化法虽然效率较高，但其大规模应用时可能面临技术复杂性和高操作成本的问题。而生物方法虽然具有环保优势，但其染料去除速率较低，且微生物生长速度缓慢。

光催化方法在众多水体处理技术中具有显著的优势，其研究输出效率较高。因此，基于这些挑战，研究者们致力于开发一种高效、经济且符合环保要求的染料去除方法。光催化技术利用催化剂在光照条件下将化学物质转化为其他物质，从而实现染料的去除或降解。这一过程通常包括两个基本步骤：吸附和光催化反应。由于其结构和物理化学性质的优越性，Lignocellulosic基底的催化剂在废水处理中受到了广泛关注。绿色合成的Lignocellulosic基底催化剂被认为是水体修复的一种可持续和环保的方法。

在本研究中，研究者利用*Sonneratia Ovata*叶提取物中的酚类和黄酮类化合物作为还原剂和稳定剂，成功合成了银纳米颗粒，并将其负载到Halloysite纳米管表面。该方法避免了传统化学合成过程中可能使用的有毒化学品，使得所制备的催化剂在环保方面具有明显优势。同时，Halloysite纳米管作为一种天然存在的纳米材料，具有中空的管状结构，这使其成为一种理想的载体，能够支持催化活性物质的附着和分布。研究者还通过一系列表征手段，如场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）等，对所制备的Ag@HNT催化剂进行了全面的结构和性能分析。这些表征结果不仅确认了Ag纳米颗粒在HNT表面的成功负载，还揭示了催化剂在结构、化学组成以及表面功能化方面的特性。

在光催化降解实验中，研究者将100 mg的Ag@HNT催化剂与MB溶液混合，并在光照条件下进行反应。在不同时间间隔内，取出样品进行紫外-可见光谱分析，以评估MB的降解效率。结果表明，Ag@HNT催化剂在光照条件下能够有效降解MB，其中0.5:1比例的催化剂在30分钟内实现了约98%的降解效率。此外，研究者还探讨了不同模型对MB去除反应的适用性，包括伪一级反应、伪二级反应、Elovich模型、内扩散模型、Langmuir模型、Freundlich模型和Temkin模型。这些模型有助于理解催化剂的反应机制和吸附行为，从而为实际应用提供理论支持。

研究还涉及了催化剂的再生性能评估，以确定其在重复使用过程中的稳定性。实验表明，通过洗涤和干燥处理，Ag@HNT催化剂在三个循环中仍能保持较高的降解效率，分别为98.5%、96%和90%。这表明该催化剂不仅具有高效的降解能力，还具备良好的可重复使用性，从而提升了其在实际废水处理中的应用价值。此外，通过XPS分析，研究者确认了催化剂表面的化学组成及其氧化状态，进一步支持了Ag纳米颗粒在HNT表面的稳定附着和催化活性的发挥。

综上所述，本研究开发了一种基于Lignocellulosic的绿色Ag@HNT催化剂，其在去除有机污染物方面表现出优异的性能。这种方法不仅减少了有毒化学品的使用，还利用了天然材料，为水体修复提供了一种可持续和环保的解决方案。此外，研究者还通过详细的表征和动力学分析，揭示了催化剂的结构特性及其反应机制，为未来开发高效、经济且环保的水处理技术提供了重要的理论依据和实验支持。