Nd2O3/PVA/CDs复合材料的合成与表征及其在光催化降解苯酚中的应用

《International Journal of Environmental Analytical Chemistry》：Synthesis and characterisation of Nd2O3/PVA/CDs composite for photocatalytic degradation of phenol

制备了基于罗勒叶和芦苇叶提取物的绿色复合光催化剂Nd?O?/PVA/CDs，通过FTIR、XRD、SEM、UV-Vis DRS和EDX验证其结构和成分，发现复合体系在180分钟可见光下对200 ppm酚降解效率达82.44%。

　　

摘要

在本研究中，采用环保的绿色方法，利用罗勒（Ocimum basilicum）和莎草（Calamagrostis arundinacea）的叶提取物制备了新型的三元Nd₂O₃/PVA/CDs纳米复合材料。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见光谱（DRS）和能量色散X射线（EDX）技术对其结构、形态和成分特征进行了分析。该纳米复合材料被用作光催化剂用于苯酚的降解。工业废水中的酚类化合物对环境和人类健康构成严重威胁。FTIR光谱分析显示，复合材料中存在特征吸收峰，分别位于848 cm^?1和665 cm^?1。将碳点（CDs）加入Nd₂O₃/PVA体系后，未观察到新的吸收峰。SEM分析表明，PVA/Nd₂O₃和PVA/Nd₂O₃/CDs复合材料呈现出分散的晶体结构和不规则的形态，同时存在轻微的团聚现象。EDX分析通过检测到C、O、Nd和N的特征峰，证实了Nd₂O₃和CDs成功掺入了PVA基质中。通过响应面法（RSM）优化了光催化降解参数。在所研究的变量中，催化剂负载量、pH值和光照时间对降解效率有显著影响。在最佳条件下（催化剂负载量40 mg，pH值9，苯酚浓度200 ppm，光照时间180分钟），系统的降解效率达到了82.44%。CDs与Nd₂O₃在PVA基质中的协同作用改善了电荷分离和光吸收性能，从而增强了光催化活性。研究结果表明，这种绿色复合材料在可持续处理含苯酚的废水方面具有优异的光催化潜力。