纳米氧化锌增强粉煤灰-膨润土基地质聚合物的自清洁与抗菌性能研究

本研究针对传统建筑材料的环境污染问题，开发了一种由粉煤灰(FA)和膨润土(BC)复合的新型地质聚合物材料FB-ZnO。通过掺入2.5%纳米氧化锌(NZ)，材料机械强度提升20%，孔隙率降至11%，对活性蓝19(RB)染料的吸附量达196 mg g-1，并展现出显著抗菌活性（抑菌圈直径达60 mm）。该研究为可持续建筑材料和废水处理提供了双重解决方案。

　　

随着全球建筑行业碳排放占比高达8%，开发低碳替代材料迫在眉睫。传统水泥生产能耗高，而纺织印染废水中的活性染料（如RB19）因难降解性威胁水体生态。开罗El Nile国际化学公司的研究人员在《Sustainable Environment Research》发表研究，将工业废料粉煤灰(FA)与天然膨润土(BC)以7:3比例复合，通过碱激活制备地质聚合物，并创新性引入纳米氧化锌(NZ)提升性能。

研究采用FTIR、XRD和SEM分析材料结构，通过压缩试验和孔隙率测试评估机械性能，利用Kirby-Bauer法检测抗菌活性，结合Langmuir模型和光降解实验分析环境应用潜力。

机械性能增强机制
掺入2.5% NZ的FB-ZnO复合材料经28天养护后，抗压强度达49 MPa，较纯FB提升20%。FTIR显示Si-O-T键位移至953 cm^-1，证实NZ加速了地质聚合反应。SEM显示NZ填充孔隙形成致密结构，孔隙率从15%降至11%。

环境修复双效应用
FB-ZnO对RB染料的吸附符合Langmuir模型（Q_max=196 mg g^-1），光催化90分钟降解率达61%。其抗菌性能尤为突出，对革兰阴性菌抑菌圈直径达60 mm，较FB提升2倍，归因于NZ诱导的活性氧(ROS)杀菌机制。

该研究首次实现FA-BC基材料的性能协同优化：NZ既作为增强相提升力学性能，又通过光催化产生羟基自由基(·OH)降解染料，同时Zn²⁺释放增强抗菌性。相比传统TiO₂改性材料，成本降低30%，为建筑-环境交叉领域提供新范式。