绿色合成铜负载凝胶膜生物复合材料：一种用于4-硝基酚还原的高效可循环催化剂

本研究针对有毒硝基芳香化合物造成的环境污染问题，开发了一种新型生物催化膜材料。研究人员通过绿色合成方法将铜纳米颗粒(Cu NPs)均匀负载于氧化海藻酸钠(OSA)交联的壳聚糖-聚乙烯醇网络，制备出具有介孔结构的Cu@O-CP-3催化剂。该催化剂在4-NP还原反应中表现出优异性能：表观速率常数(k)达0.01605 s?1，转换频率(TOF)为8.21 h?1，活化能(Ea)仅31.07 kJ mol?1，且在酸性条件和多次循环后仍保持良好稳定性，为环境修复提供了可持续的异相催化平台。

　　

通过绿色合成技术，研究人员成功制备了铜纳米颗粒(Cu NPs)均匀负载的凝胶膜生物复合材料。这种新型生物复合材料(Cu@O-CP)采用氧化海藻酸钠(OSA)交联的壳聚糖-聚乙烯醇网络作为载体，有效解决了传统过渡金属纳米颗粒易聚集和回收困难的问题。表征结果证实了凝胶膜与铜纳米颗粒之间的成功复合。

经过优化的Cu@O-CP-3催化剂(含0.5% OSA)展现出介孔结构特征，具有最大比表面积(2.5368 m²/g)和铜负载量(15.1492%)。在4-硝基酚(4-NP)催化还原反应中，该材料表现出卓越的催化性能：表观速率常数(k)达到0.01605 s^?1，转换频率(TOF)为8.21 h^?1，活化能(E_a)低至31.07 kJ mol^?1。研究还发现酸性条件有利于质子传递，从而提升催化效率。

该催化剂在各种溶剂中均表现出优异的结构稳定性，经过5次循环使用后仍保持显著活性。这项研究成果凸显了生物基凝胶膜作为可持续高效平台在环境修复异相催化领域的应用潜力。