钮虫胶介导制备锌铜氧化物纳米颗粒用于废水处理：一种绿色高效吸附剂的开发与应用

本研究针对工业废水中有毒合成染料难降解问题，开发了钮虫胶(BL)介导的锌铜混合金属氧化物纳米颗粒(ZnCu-(O) NPs)绿色合成方法。通过PXRD、BET等技术证实BL修饰使晶粒尺寸从21.52 nm降至18.23 nm，比表面积从6.858 m2 /g增至15.944 m2 /g，zeta电位由+23.8 mV转变为-35.0 mV，实现对阳离子染料93.1%的吸附效率。该研究为开发可规模化、环境友好的纳米吸附剂提供了新策略。

　　

随着纺织、化妆品等行业的快速发展，含有偶氮染料的工业废水排放已成为严峻的环境问题。这些染料不仅难以生物降解，还具有致癌、致突变特性，传统处理方法如混凝、膜过滤等存在能耗高、二次污染等缺陷。在此背景下，开发高效、可持续的废水处理技术迫在眉睫。

德里理工大学的研究团队创新性地利用印度传统材料钮虫胶(BL)作为生物还原剂，成功制备了锌铜混合金属氧化物纳米颗粒(ZnCu-(O) NPs)。该研究通过多尺度表征揭示了BL修饰对材料性能的调控机制：在保留六方纤锌矿晶体结构的同时，BL中的树脂酸和多酚类物质使纳米颗粒表面电荷由正变负，显著提升了胶体稳定性和染料吸附选择性。相关成果发表在《Materials Chemistry and Physics》上，为环境功能材料的绿色制备提供了新范式。

研究采用粉末X射线衍射(PXRD)分析晶体结构，Brunauer-Emmett-Teller(BET)法测定比表面积，动态光散射(DLS)表征zeta电位，结合场发射扫描电镜-能谱联用(FE-SEM-EDX)和X射线光电子能谱(XPS)解析元素组成与价态。吸附实验系统考察了pH、温度等参数对亚甲基蓝(MB)去除率的影响。

PXRD分析显示，BL修饰使ZnCuBL-(O) NPs的(101)晶面衍射峰位移0.2°，晶粒尺寸减小15.3%，表明BL有效抑制了晶体生长。BET结果证实比表面积提升2.3倍，为染料吸附提供更多活性位点。Zeta电位反转现象(-35.0 mV)源于BL中壳脑酸(shellolic acid)的羧基解离，这种表面电荷调控使材料对阳离子染料的吸附率提升至93.1%。FE-SEM显示BL修饰后颗粒呈现更均匀的球形形貌，XPS证实Cu²⁺
/Cu⁺
和Zn²⁺
的协同氧化还原作用。

吸附性能研究发现，在pH=8、25℃条件下，20 mg/L MB溶液的最佳去除时间为120分钟。吸附过程符合准二级动力学模型，表明化学吸附占主导。循环实验表明经过5次再生后，吸附效率仍保持初始值的85%，证明材料具有良好的可再生性。

该研究首次系统阐明了BL在金属氧化物纳米材料合成中的双重作用：既作为绿色还原剂替代传统有毒试剂，又通过其独特的树脂酸成分实现表面功能化。所开发的ZnCuBL-(O) NPs兼具高吸附容量(15.944 m²
/g)和选择性吸附特性，突破了常规吸附剂对染料类型的选择限制。从可持续发展角度看，这项工作不仅为 lac 昆虫分泌物的高值化利用开辟了新途径，更建立了"生物资源-纳米材料-环境治理"的闭环设计范式，对推动绿色化学在环境工程中的应用具有重要启示意义。