三维打印g-C3N4/地质聚合物/Fe(Ⅲ)复合材料通过界面电荷转移效应强化亚甲基蓝去除性能

针对有机染料废水处理难题，研究人员通过浸渍法将Fe(III)引入g-C3N4/地质聚合物(GP)体系，结合3D打印技术构建多孔复合材料。该材料通过界面电荷转移效应(IFCT)实现吸附-光催化协同作用，30分钟内对亚甲基蓝(MB)去除率达92.23%，为开发高效废水处理材料提供了新思路。

　　

随着工业发展，有机染料废水已成为威胁生态系统和人类健康的重要污染源。这类含芳香环的化合物不仅毒性高、难降解，传统处理方法如吸附法还存在二次污染风险。虽然地质聚合物(GP)因其三维硅铝酸盐结构和强吸附能力备受关注，但单纯吸附无法彻底降解污染物。与此同时，传统光催化剂如TiO₂仅能响应占太阳光谱4-5%的紫外光，而明星材料石墨相氮化碳(g-C₃N₄)又面临电荷复合快的问题。如何整合材料优势，开发兼具高效吸附和可见光催化性能的系统，成为环境治理领域的重要课题。

针对这一挑战，中国的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表创新成果。他们巧妙地将Fe(III)物种引入g-C₃N₄/GP体系，通过3D打印技术构建多孔复合材料，实现了吸附-光催化的协同增效。研究采用浸渍法负载Fe(III)，利用界面电荷转移效应(IFCT)增强可见光响应；通过添加发泡剂K12制备多孔结构，结合3D打印技术解决粉末材料回收难题。XRD和UV-Vis等表征证实材料成功合成，光电化学测试显示Fe(III)修饰显著抑制了电荷复合。

Results and discussion部分揭示：g-C₃N₄/GP(Fe)在30分钟内对MB去除率高达92.23%，归因于GP的吸附富集作用和g-C₃N₄-Fe(III)间的IFCT效应。3D打印的g-C₃N₄/GP(Fe)+K12样品60分钟去除率达89.69%，多孔结构大幅提升传质效率。机理研究表明，Fe(III)作为电子受体促进g-C₃N₄光生电荷分离，产生的活性氧物种可高效降解MB。

这项研究通过材料设计与制造技术创新，成功开发出可回收、高效的多功能废水处理材料。其重要意义在于：①首创将IFCT效应引入g-C₃N₄/GP体系，突破单一材料性能局限；②3D打印技术实现材料可定制化，为实际工程应用提供可能；③为工业固废（如粉煤灰基GP）高值化利用提供新途径。该工作由Dechang Jia、Peigang He等学者合作完成，获得国家自然科学基金等项目支持，为发展绿色水处理技术提供了重要参考。