可见光驱动氧化石墨烯增强果胶水凝胶光催化降解三苯甲烷及偶氮染料研究

为解决工业染料污染问题，研究人员开发了一种由果胶(Pectin)、戊二醛和氧化石墨烯(GO)复合的三维网络结构水凝胶(PGG)，通过可见光激发产生活性氧(ROS)高效降解孔雀石绿(MG)和间胺黄(MY)。该材料在pH 8(MG)和pH 6(MY)条件下分别实现99%和99.5%的降解率，且具备优异稳定性和重复使用性，为工业废水处理提供绿色解决方案。

　　

随着工业快速发展，合成染料污染已成为全球水环境治理的严峻挑战。孔雀石绿(MG)作为三苯甲烷类染料，虽在纺织和水产养殖中广泛应用，但其致癌、致突变特性已遭多国禁用；间胺黄(MY)作为偶氮染料，在厌氧条件下会分解为致癌芳香胺，对水生生态和人类健康构成长期威胁。传统处理方法存在吸附效率低、二次污染等问题，亟需开发高效可持续的净化技术。

针对这一难题，国内研究人员设计了一种新型复合水凝胶(PGG)，通过将天然聚合物果胶与氧化石墨烯(GO)交联，构建三维网络结构。该研究发表在《Carbohydrate Polymers》上，证实PGG在可见光下能高效激活ROS，将MG和MY分别降解至99%和99.5%，且循环使用后性能稳定。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和BET比表面积分析等技术表征材料特性。通过调控pH值、溶胀率和凝胶时间等参数优化性能，发现PGG的溶胀率显著高于普通果胶水凝胶，其多孔结构促进染料吸附与光催化协同作用。XRD显示GO的加入增大了层间距，SEM观察到均匀的微观多孔形态，BET证实其具有高比表面积。

Swelling ratio
溶胀实验表明，PGG水凝胶溶胀率远超纯果胶及PCG（柠檬酸改性）、PEG（戊二醛改性）体系，其亲水性和孔隙率提升为染料吸附提供更多活性位点。

Future perspectives
作者建议未来开展太阳能驱动实地测试，开发模块化连续流系统，并通过生命周期评估(LCA)验证环境友好性，推动该技术在偏远地区工业废水处理中的应用。

Conclusion
PGG水凝胶通过GO增强的界面相互作用和ROS生成能力，实现染料高效降解。其可重复使用特性大幅降低处理成本，为绿色水处理技术提供新范式。该研究不仅解决传统光催化剂回收难题，更推动天然高分子材料在环境修复领域的创新应用。

CRediT authorship contribution statement
M. Kanagalakshmi负责实验设计与论文撰写，S. Subasini完成数据分析，Anitha Pius指导研究方向。所有作者声明无利益冲突。