BiVO4 /MXene纳米复合材料高效吸附硝酸盐的创新研究及其环境应用

针对硝酸盐污染导致的水体富营养化问题，研究人员通过共沉淀法构建BiVO4 /MXene(Ti3 C2 Tx )纳米复合材料，其最大吸附容量达47.24 mg/g，5次循环后仍保持高效吸附性能，为废水处理提供新型解决方案。

　　

硝酸盐污染是威胁水生态安全和人类健康的全球性问题。由于NO₃
^-
的高溶解性和稳定性，传统处理方法效率有限。世界卫生组织规定饮用水中硝酸盐浓度需低于10 mg/L，但现有吸附剂如Fe/BC/OH（9.35 mg/g）等难以满足需求。中央古吉拉特大学的研究团队创新性地将半导体材料BiVO₄
与二维材料MXene复合，开发出具有层状-球状异质结构的纳米吸附剂。

研究采用XRD、FE-SEM、XPS等技术证实材料成功合成，7 wt% Ti₃
C₂
T_x
负载量时吸附性能最佳。通过伪二级动力学模型（R2≥0.99）和Langmuir等温线分析，发现BiVO₄
/MXene的qm达47.24 mg/g，较纯BiVO₄
提升27%。酸性条件（pH=2）下40分钟即可实现94.13%去除率，EDX显示BiVO₄
在MXene片层上均匀分布是性能提升的关键。

材料表征
XRD显示BiVO₄
为四方相，MXene特征峰证实结构完整性。FE-SEM观察到MXene片层在BiVO₄
纳米球表面生长，BET比表面积提升至8.250 m2/g。XPS验证了Bi³⁺
、V³⁺
和Ti³⁺
的协同作用。

吸附性能
7 wt%复合材料的qe达35 mg/g，是纯组件的2-5倍。热力学参数表明该过程为自发放热反应。循环实验显示5次再生后效率仅下降8%，MXene的导电性和表面官能团（-OH/-F）增强了稳定性。

该研究发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》，首次将BiVO₄
/MXene用于硝酸盐吸附，其创新点在于：①利用MXene的层间空间负载BiVO₄
形成协同效应；②通过表面化学调控实现酸性条件下高效吸附；③为二维材料在环境修复中的应用提供新思路。这项成果对解决农业径流和工业废水污染具有重要实践价值。