柠檬残渣负载铈镧双金属纳米材料的可持续合成及其高效除磷性能与再生研究

本研究创新性地利用柠檬残渣(Citrus limon)作为生物载体，通过溶剂热法合成铈-镧双金属纳米复合材料(CL@LR)，实现了废水中磷酸盐(P)的高效去除。材料比表面积达44.488 m2 g-1，在pH 6.68、30°C条件下对20 mg P L-1的磷酸盐去除率超98.12%，吸附容量达255 mg P g-1。机理研究表明，静电作用、配体交换和路易斯酸碱相互作用(M-OH基团与Ce(III)/La(III)配位)共同主导吸附过程，且材料经过7次吸附-解吸循环后仍保持89%效率，为水体富营养化治理提供了新型可持续解决方案。

　　

亮点

本研究开创性地将水果废料转化为环境修复利器！通过巧妙的溶剂热法，让柠檬残渣华丽变身为铈-镧双金属纳米复合材料(CL@LR)，其表面如同月球陨石坑般的粗糙结构(比表面积44.488 m² g^-1)布满了磷酸盐(P)的捕捉陷阱。

SEM分析

扫描电镜(SEM)图像显示，CL@LR就像纳米级的抽象艺术品——100 nm至1 μm的颗粒呈现出脆性断裂的不规则形态(图1a-c)。元素图谱(图1d-f)则像星际地图般清晰标注出Ce、La、O等元素的均匀分布，证实双金属成功"搭乘"柠檬残渣这艘生物飞船。

结论

这项研究堪称"变废为宝"的典范！通过精确调控铈镧摩尔比(3:1)，CL@LR化身为磷酸盐捕手：

• 在中性环境(pH 6.68)展现255 mg P g^-1的惊人胃口

• 即使其他阴离子(Cl^-、SO₄^2-等)捣乱也影响甚微

• 经历7次"饱餐-释放"循环后，捕食效率仍保持89%

秘密在于材料表面的M-OH基团像八爪鱼般通过静电吸引、配体交换和路易斯酸碱作用牢牢抓住磷酸盐分子。这项研究为对抗水体富营养化提供了美味解决方案——毕竟，谁能拒绝用柠檬清洁地球呢？

作者贡献声明

Muhammad Akram：实验设计与执行的首席魔法师；Zahira Bano：数据炼金术士；Seerat Ul Ain Bhutto：论文润色师；Fengyun Wang和Mingzhu Xia：提供魔法经费的导师。所有作者声明不存在"学术魁地奇"比赛中的利益冲突。

致谢

感谢中国国家自然科学基金(52072180)等机构的金加隆支持，让这项"柠檬变形记"得以实现。