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纺织业每年产生大量染料，部分排放危害环境和健康。研究人员开展磁性 FeOx@ZnO 及 FeOx@ZnO-Ni 纳米复合材料的生物合成研究。结果显示，FZNi 对罗丹明 B 光降解效率达 96.8% ，高于 FZ。该研究为污水处理提供新方案。
在当今时代，纺织业蓬勃发展，然而其背后却隐藏着严重的环境问题。每年，纺织业会产生约 700 亿千克的染料，其中 10 - 20% 未经妥善处理便排放到环境中。这些染料就像一个个 “隐形杀手”，对水生生态系统发起了猛烈攻击。它们不仅让水体变得五颜六色，还抑制了水生植物的光合作用，降低了水中的氧气含量，使得鱼儿等水生生物的生存空间受到极大挤压。而且，这些染料对人类健康也构成了巨大威胁，具有致癌、致畸和致突变的潜在风险。传统的废水处理方法在面对这些结构复杂的染料时，显得力不从心，不仅效率低下，操作复杂，还可能产生二次污染。
为了攻克这一难题，来自多个研究机构的研究人员携手开展了一项极具意义的研究。他们致力于通过生物合成的方法，制备出多功能的纳米复合材料，以实现对染料高效的光降解处理。研究人员将目光聚焦于 FeOx@ZnO（FZ）和 FeOx@ZnO-Ni（FZNi）纳米复合材料，期望它们能在染料处理中发挥重要作用。最终，他们成功制备出了这些纳米复合材料，并发现 FZNi 在可见光下对罗丹明 B 的光降解效率高达 96.8%，远远超过 FZ 的 87.5%。这一成果为解决染料污染问题提供了新的思路和方法，有望在污水处理等环保领域得到广泛应用。该研究成果发表在《Applied Surface Science》上。
研究人员在开展研究时，采用了多种关键技术方法。利用 X 射线衍射（XRD）结合 Rietveld 精修技术，对样品的晶相和结构特性进行分析；通过 UV - Vis 光谱技术，监测罗丹明 B 在光降解过程中的吸光度变化，以此评估复合材料的光降解性能；运用密度泛函理论（DFT）计算，深入探究 ZnO 表面的电子结构和带隙变化。
磁性核心合成（FeOx）
研究人员按照此前研究团队的方法合成 FeOx。将 500mg 六水合氯化铁（FeCl3·6H2O）溶解在 4mL 蒸馏水中，在 80°C 搅拌，逐渐加入 1.5M 碳酸钠溶液。之后用钕磁铁分离磁性核心，经过多次清洗和干燥后储存备用。
光降解罗丹明 B
研究人员以罗丹明 B 为目标染料，在可见光下进行 300min 的光降解实验，以此评估 FZ 和 FZNi 复合材料的光催化性能。通过 UV - Vis 光谱监测降解过程，结果显示 FZ 和 FZNi 材料分别展现出 87.5% 和 96.8% 的降解效率，表明 FZNi 具有更优异的光降解性能。
密度泛函理论（DFT）计算
研究人员运用 DFT 计算分析 ZnO (100) 和 ZnO (101) 表面。优化后的 ZnO (100) 表面 c 晶格参数减小，ZnO (101) 呈现三斜特征。PDOS 分析发现 ZnO (101) 带隙比实验值高，而 Ni 掺杂显著降低了 ZnO (101) 的带隙能量，同时引入了新的缺陷态，这解释了 FZNi 光降解性能增强的原因。
研究结论表明，利用 Magonia pubescens 提取物绿色合成的 FZ 和 FZNi 纳米复合材料，在光降解罗丹明 B 方面表现出色，Ni 的掺入通过缩小带隙、改善光吸收和促进电荷分离，显著提升了 FZNi 的光降解效率。通过多种表征技术和 DFT 计算，研究人员深入了解了材料的结构和电子特性变化。这一研究不仅为环境污染物的治理提供了一种可持续的解决方案，也为新型光催化材料的开发开辟了新的道路，有望推动环保领域的进一步发展，在污水处理、环境修复等实际应用场景中发挥重要作用，助力解决全球面临的水污染问题，保障水生生态系统和人类健康。
