基于椰枣内果皮薄膜与壳聚糖修饰纳米银催化体系的构建及其对p-硝基苯酚的高效降解研究

本研究针对工业废水中高毒性污染物p-硝基苯酚(p-NP)的治理难题，创新性地利用椰枣内果皮薄膜(DPEF)和壳聚糖涂层(CS-DPEF)作为载体，构建了AgNPs@DPEF和AgNPs@CS-DPEF催化体系。结果表明，该生物质基催化剂在NaBH4存在下可实现p-NP高效还原（去除率最高达95.36%），且循环使用4次后仍保持优异活性，为环境污染物治理提供了绿色、低成本的解决方案。

　　

工业废水中的p-硝基苯酚(p-NP)因其高毒性和持久性被美国环保署列为优先控制污染物，传统处理方法存在效率低、成本高或二次污染等问题。纳米银(AgNPs)虽具优异催化性能，但易团聚、难回收的特性限制了其实际应用。为此，Abeer H. Alhemadan团队在《Environmental Technology》发表研究，通过农业废弃物椰枣内果皮薄膜(DPEF)和天然聚合物壳聚糖(CS)的巧妙组合，构建了新型生物质负载型纳米催化剂，为解决环境催化领域的关键难题提供了创新思路。

研究采用浸渍-还原法将AgNPs固定在DPEF和CS-DPEF上，通过ICP-OES测定金属吸附量，结合SEM、EDS和XRD表征材料形貌与结构，最后以紫外-可见光谱监测p-NP催化还原动力学。

主要研究结果

1. 1.

   材料表征

   XRD显示DPEF在2θ=14.6°和21.9°处出现纤维素特征峰，AgNPs@CS-DPEF在44°出现银晶体衍射峰。SEM观察到纤维表面均匀分布的纳米颗粒，EDS证实Ag含量达6.98-9.08 wt%。

2. 2.

   吸附性能

   CS-DPEF对Ag⁺的吸附量高达512.82 mg/g，显著优于裸DPEF（482.82 mg/g），归因于壳聚糖氨基(-NH₂)的强配位能力。

3. 3.

   催化效率

   在0.1 mM p-NP、10 mg催化剂条件下，AgNPs@CS-DPEF仅需7分钟实现95.36%去除率，速率常数达2.92×10^-3 min^-1，优于多数文献报道的Ag基催化剂。

4. 4.

   实际应用

   在海水和自来水样本中，该催化剂仍保持94.63%以上的p-NP去除率，且循环使用4次后活性衰减<10%，证实其环境适应性。

研究意义

该工作首次将农业废弃物DPEF转化为高性能催化剂载体，通过CS涂层增强金属吸附与分散性，实现了：

1）废弃生物质资源化利用；2）避免传统催化剂纳米颗粒流失问题；3）为硝基芳香族污染物治理提供"吸附-催化"协同解决方案。其绿色合成策略和优异循环稳定性，对推动环境友好型纳米材料设计具有重要示范价值。