银纳米颗粒锚定氮掺杂碳纳米管光热催化膜：高效水体净化与抗污染性能突破

为解决催化膜在渗透性与催化性能间的矛盾问题，研究人员开发了AgNP -NC光热催化膜，通过光热辅助过硫酸盐（PDS）激活实现超高渗透通量（2529.6 LMH/bar）与磺胺甲恶唑（SMX）快速降解（3.1 s-1 ），并显著抑制膜污染，为水处理技术提供新策略。

　　

随着工业废水中有毒难降解有机污染物的增加，传统水处理技术面临巨大挑战。当前，基于过硫酸盐（如PDS或PMS）的催化膜技术虽能结合膜过滤与高级氧化过程，但普遍存在渗透性与催化效率难以兼顾的瓶颈问题。当膜通量提高时，催化活性往往显著下降，这严重限制了其实际应用。

为解决这一难题，大连理工大学的研究团队创新性地设计了一种银纳米颗粒（Ag_NP
）锚定的氮掺杂碳纳米管（NC）光热催化膜（Ag_NP
-NC MFPL）。该研究通过整合异质原子掺杂与金属纳米颗粒负载策略，成功实现了光热转换（63.9°C@1.4 kW m^-2
）与PDS激活的协同增强，相关成果发表在《Journal of Membrane Science》上。

研究采用多壁碳纳米管（MWCNTs）酸化氧化后氮掺杂，并通过原位还原法负载Ag_NP
制备复合膜。通过SEM/TEM确认膜结构完整性，XPS分析元素价态，并系统测试了其对磺胺甲恶唑（SMX）、双酚A（BPA）等污染物的降解效能与抗牛血清蛋白（BSA）污染性能。

材料表征显示，Ag_NP
均匀分散于NC网络且未堵塞孔道，XPS证实吡咯氮（pyrrolic N）与Ag⁰
共存。光热性能测试表明，600W光照下膜表面温度达63.9°C，显著提升水分子跨膜传输。污染物降解实验中，Ag_NP
-NC-600膜对SMX的降解速率常数达3.1 s^-1
，较纯PDS体系提升47倍。抗污染机制分析揭示，光热效应诱导污染物聚集并增强自由基（SO₄
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和•OH）氧化，使通量损失比单独过滤降低2.8倍。

研究证实，氮掺杂与Ag_NP
的协同作用至关重要：吡咯氮作为污染物吸附位点，Ag_NP
通过局域表面等离子体共振（LSPR）效应增强光热转换与电子传递，二者共同促进PDS活化为高活性自由基。这种"短程反应"机制有效解决了传统催化膜传质限制问题。

该工作不仅为设计高效催化膜提供了新思路，其光热-催化协同策略还可拓展至其他环境治理领域。研究团队指出，未来可通过调控金属纳米颗粒种类与碳基质缺陷密度进一步优化性能，推动该技术走向实际应用。