基于农业生物质衍生的2D-MoS2/TiO2纳米复合材料开发无铅X射线屏蔽与高效光催化双功能材料

针对传统铅基X射线防护材料毒性大、重量高等问题，印度Mar Ivanios College团队创新性地利用香蕉皮农业废料制备碳量子点(CQDs)，通过水热法构建TiO2/MoS2/CQDs三元纳米复合材料。该材料在70 kV口腔X射线屏蔽中表现优异，可见光下10分钟降解99%亚甲基蓝(MB)，实现了环保型多功能材料的突破性进展。

　　

在医疗诊断和工业应用中，X射线辐射的长期暴露对人类健康构成严重威胁。传统铅基防护材料虽然有效，却存在毒性大、易脆裂和重量过高等固有缺陷。与此同时，光催化技术在环境污染物降解领域展现出巨大潜力，但传统TiO₂基材料对可见光利用率低的问题长期制约其实际应用。这些挑战催生了开发新型多功能材料的迫切需求——既能实现高效辐射防护，又具备优异光催化性能，还要符合绿色可持续发展理念。

印度喀拉拉大学附属Mar Ivanios自治学院化学系的研究团队独辟蹊径，将目光投向农业废弃物资源化利用。研究人员创新性地采用不同颜色香蕉皮制备碳量子点(CQDs)，通过水热法构建了TiO₂/MoS₂/CQDs三元纳米复合材料。这项发表于《Bioresource Technology Reports》的研究首次实现了生物质衍生材料在辐射防护领域的应用突破。

研究团队主要运用水热合成法制备纳米复合材料，通过X射线衍射(XRD)和电子显微镜等技术表征材料结构，采用70 kV口腔X射线机评估屏蔽性能，并以亚甲基蓝(MB)降解实验测试光催化活性。特别值得注意的是，所有CQDs均来源于农业废料香蕉皮，包括红香蕉等不同品种。

材料表征显示，TiO₂保持锐钛矿晶型，MoS₂呈现典型的2H相层状结构，CQDs的引入显著改善了材料的光吸收特性。X射线屏蔽测试中，红香蕉CQDs复合材料的防护性能最佳，这归因于多层2D材料产生的额外散射和光子反射。光催化实验表明，25 mg催化剂在10分钟内即可降解99%MB，可见光利用率大幅提升。

这项研究的突破性在于：首次将农业废料衍生的CQDs应用于辐射防护领域，开发出兼具高效X射线屏蔽和卓越光催化活性的双功能材料。通过巧妙的材料设计，研究人员实现了"变废为宝"的可持续发展理念——不仅用香蕉皮废料制备出高附加值纳米材料，更解决了传统防护材料的毒性问题。MoS₂与CQDs的协同效应既增强了辐射屏蔽中的多重散射，又改善了TiO₂对可见光的利用效率，为开发新一代环保型多功能纳米复合材料提供了重要范式。该技术有望在医疗辐射防护和环境修复领域产生深远影响，展示出生物质资源高值化利用的广阔前景。