介孔钯@氮掺杂碳纳米复合材料通过双模式吸附与光驱动催化降解高效去除结晶紫染料

本文开发了一种新型介孔Pd@NC纳米复合材料，通过吸附和光驱动催化降解（LCD）双模式高效去除结晶紫（CV）染料。该材料在优化条件（pH 7, 20 mg剂量, 60 min）下LCD去除率高达95.5%，吸附符合Langmuir模型（容量53.9 mg/g），且循环5次后仍保持高效（LCD 82%），在真实废水（农业/纺织废水）中应用效果显著，为有毒染料去除提供了经济可持续的解决方案。

　　

亮点

本研究成功开发了一种Pd@NC纳米复合材料，用于通过吸附和光驱动催化降解（LCD）从水溶液中高效去除结晶紫（CV）染料。在优化条件下（pH 7、20 mg剂量、60分钟接触时间和室温），Pd@NC纳米复合材料通过LCD实现了高达95.5%的去除效率。吸附过程遵循Langmuir等温线，表明是由化学相互作用驱动的单层吸附机制。动力学研究证实吸附符合伪二级模型，而LCD遵循伪一级模型。热力学分析揭示了自发（负ΔG°值：–8.58 至 –16.79 kJ/mol）和吸热（正ΔH°：+39.78 kJ/mol）的吸附过程，并伴有熵增（正ΔS°：+151.88 J/K·mol）。此外，该纳米复合材料表现出卓越的可重复使用性，在五次吸附和LCD循环后，分别保留了其初始效率的71%和82%。在实际废水样品（包括农业废水和纺织废水）中的测试进一步验证了其有效性，在农业废水中通过吸附实现了80.6%的去除率，通过LCD实现了93.4%的去除率；在纺织废水中通过吸附实现了77.8%的去除率，通过LCD实现了91.5%的去除率。这些发现凸显了Pd@NC纳米复合材料作为一种有前景的、经济高效的材料，适用于长期废水处理应用，特别是在去除有毒染料方面。

结论：

本研究成功开发了一种Pd@NC纳米复合材料，用于通过吸附和光驱动催化降解（LCD）从水溶液中高效去除CV染料。在优化条件下（pH 7、20 mg剂量、60分钟接触时间和室温），Pd@NC纳米复合材料通过LCD实现了高达95.5%的去除效率。吸附过程遵循Langmuir等温线，表明是由化学相互作用驱动的单层吸附机制。动力学研究证实吸附符合伪二级模型，而LCD遵循伪一级模型。热力学分析揭示了自发（负ΔG°值：–8.58 至 –16.79 kJ/mol）和吸热（正ΔH°：+39.78 kJ/mol）的吸附过程，并伴有熵增（正ΔS°：+151.88 J/K·mol）。此外，该纳米复合材料表现出卓越的可重复使用性，在五次吸附和LCD循环后，分别保留了其初始效率的71%和82%。在实际废水样品（包括农业废水和纺织废水）中的测试进一步验证了其有效性，在农业废水中通过吸附实现了80.6%的去除率，通过LCD实现了93.4%的去除率；在纺织废水中通过吸附实现了77.8%的去除率，通过LCD实现了91.5%的去除率。这些发现凸显了Pd@NC纳米复合材料作为一种有前景的、经济高效的材料，适用于长期废水处理应用，特别是在去除有毒染料方面。