综述：基于银纳米复合材料的染料降解研究：单质、二元、三元及四元体系

这篇综述系统探讨了银纳米颗粒（AgNPs）及其复合体系（单质/二元/三元/四元）在染料废水处理中的双重作用：光催化降解（photocatalytic degradation）与吸附去除（adsorptive removal）。文章重点解析了AgNPs的高表面等离子共振（SPR）、抗菌活性等特性如何协同提升染料降解效率，并对比了不同复合体系（如Ag/ZnO、GO-Ag等）对阳离子/阴离子染料的去除机制，为开发可持续废水处理技术提供了理论支撑。

　　

Abstract

纺织工业排放的染料污染物因其毒性、持久性及生态危害成为全球环境挑战。银掺杂纳米复合材料通过光催化-吸附协同机制显著提升染料去除效率，其中银纳米颗粒（AgNPs）凭借高导电性、表面等离子共振（SPR）等特性成为核心材料。研究证实，二元及以上复合体系（如Ag₃
PO₄
/TiO₂
）对阳离子/非离子染料的降解率可达92%，吸附过程符合伪二级动力学，而光催化遵循伪一级动力学。

Introduction

染料污染导致的水体缺氧、致癌风险等问题亟待解决。传统处理方法如生物降解、膜过滤等存在成本高、副产物毒性等缺陷。AgNPs因其纳米级尺寸效应和可调控能带结构，在可见光下可高效产生活性氧（ROS），将染料分解为无害物质。通过负载于石墨烯（GO）或金属氧化物（如ZnO）形成复合材料，可克服AgNPs易团聚的局限性。

Classification of dyes

染料分子由发色团（如偶氮基-N=N-）和助色团（如磺酸基-SO₃
H）构成，按电荷特性分为阳离子型（如亚甲基蓝）、阴离子型（如刚果红）和非离子型（如分散橙）。其复杂结构导致传统方法难以彻底降解。

Characteristics of silver nanoparticles

AgNPs的催化活性与其尺寸（<50 nm）、晶面暴露（如{111}面）及表面化学修饰密切相关。例如，Ag/rGO复合材料通过π-π堆积和静电作用增强对染料的吸附，而Ag₃
PO₄
的窄带隙（2.45 eV）可提升可见光利用率。

Mechanisms of dye removal

光催化降解：AgNPs在光照下产生电子-空穴对，与H₂
O/O₂
反应生成·OH/O₂
^-
自由基，氧化染料分子。吸附作用：GO-Ag通过比表面积（650 m²
/g）和含氧官能团捕获染料，最大吸附量达65.21 mg/g（pH=8）。

Parameters influencing efficiency

溶液pH：酸性条件利于阳离子染料吸附；光强：≥300 W/m²
时光催化效率提升40%；催化剂剂量：1.5 g/L Ag/ZnO对甲基橙的降解率较0.5 g/L提高2.3倍。

Synergistic effect

Ag-TiO₂
-GO三元体系通过AgSPR增强光吸收，TiO₂
提供稳定骨架，GO促进电荷分离，使RhB降解率在3次循环后仍保持85%。

Conclusion

Ag基纳米复合材料通过多组分协同效应实现染料高效去除，未来需优化载体选择（如生物炭）以降低成本。该技术为工业废水处理提供了"绿色化学"新范式。