铌改性膨润土：兼具废水处理与抗菌颜料功能的双效材料开发与应用

为解决印染废水处理难题，巴西Guarapuava地区研究人员通过铌氧化物(BEOx)和铌磷酸盐(BEPh)改性膨润土，开发出吸附/光催化双功能材料（MB去除率>94%），并创新性将其转化为抗菌颜料（ΔE>12），对革兰阴性菌Proteus mirabilis展现显著抑制活性，为废水资源化提供新策略。

　　

研究背景
印染废水处理是全球环境治理的痛点，其中甲基蓝（MB）等染料难以降解且具有生物毒性。传统处理方法存在效率低、二次污染等问题，而兼具吸附与光催化功能的材料成为研究热点。与此同时，抗菌材料在医疗和建筑领域需求激增。能否开发一种既能高效净化废水又可转化为抗菌产品的多功能材料？巴西Guarapuava地区的研究团队通过铌元素改性天然膨润土，在《Beilstein Journal of Nanotechnology》发表了突破性解决方案。

关键技术方法
研究采用溶液混合-煅烧法制备铌改性膨润土（BEOx/BEPh），通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和激光诱导击穿光谱(LIBS)表征材料特性。以400 mg·L^?1 MB溶液为处理对象，评估吸附/光催化性能；通过CIELab*色空间分析和MIC实验分别验证颜料特性与抗菌活性。

研究结果

1. 材料表征
   XRD显示铌成功插入膨润土层间结构，XPS证实Nb⁵⁺化学态存在，LIBS检测到特征铌元素信号。

2. 废水处理性能
   BEOx与BEPh对MB的联合吸附-光催化效率均超过94%，25°C条件下展现优异稳定性。

3. 颜料特性
   改性材料呈现鲜明蓝色，ΔE色差值>12（强显色性），在无色涂料中分散性良好。

4. 抗菌活性
   MIC实验显示对Proteus mirabilis（ATCC 35649）的抑制效果显著，但对Bacillus cereus（ATCC 10876）作用较弱，提示对革兰阴性菌的选择性。

结论与意义
该研究首次实现铌改性膨润土从废水处理到抗菌颜料的全链条应用：①创新性地利用铌化合物增强天然粘土的吸附-光催化协同效应；②开创"处理-资源化"新模式，处理后的废料转化为高附加值抗菌产品；③为革兰阴性菌控制提供新型无机抗菌剂选择。这种"一材双效"策略为环境治理与健康材料的交叉创新提供了典范。