ZnO功能化的碳点/聚（甲基丙烯酸甲酯）接枝天然橡胶纳米复合材料作为高效工业染料去除剂

《ACS Applied Engineering Materials》：ZnO-Functionalized Carbon Dots/Poly(methyl methacrylate)-Grafted Natural Rubber Nanocomposites as an Efficient Absorbent for Industrial Dye Removal

纳米复合材料Zn-f-CDs/PMMA-g-NR通过溶液混合与溶剂 casting法制备，Zn-f-CDs-5经水热法优化合成并均匀分散于基体中，显著提升材料机械性能（tensile stress+87%）、热稳定性（Tg-54°C，初始/最大降解温升）及RhB染料吸附效率（82%去除率）。

　　

本研究通过溶液混合和溶剂浇铸法，将锌功能化的碳点（Zn-f-CDs）引入聚甲基丙烯酸甲酯接枝天然橡胶（PMMA-g-NR）中，制备出一种多功能纳米复合材料。Zn-f-CDs是通过水热法合成的，使用了不同浓度的ZnO；最终选用的Zn-f-CDs-5基于其最佳的荧光性能、胶体稳定性和表面官能性。使用FESEM和EDAX进行的形态学及元素分析验证了这些功能化碳点的结构完整性和成分。在PMMA-g-NR中加入4份（phr）的Zn-f-CDs-5后，材料的机械性能显著提升：拉伸应力增加了87%，储存模量也得到改善，这得益于Zn-f-CDs与聚合物链之间的强相互作用。材料的玻璃化转变温度（Tg）从-58°C降至-54°C，表明聚合物链的流动性受到限制。热分析显示，材料的稳定性提高，初始降解温度和最大降解温度均有所上升，且在700°C时的炭化产率也更高。高分辨率透射电子显微镜观察证实Zn-f-CDs-5在PMMA-g-NR基体中分布均匀。除了机械性能、动态力学性能和热性能的改善外，该纳米复合材料还表现出优异的染料吸附能力，在黑暗条件下72小时内可去除高达82%的罗丹明B（RhB）。这种性能得益于Zn-f-CDs在PMMA-g-NR基体中的高表面积和官能团密度。总体而言，PMMA-g-NR+Zn-f-CDs纳米复合材料在结构和环境性能上表现出协同增效作用，使其成为废水处理和可持续功能材料领域极具前景的应用候选材料。