Ag/Ag3PO4修饰自漂浮碳纤维布高效灭藻：性能、机理与应用前景

本研究开发了一种新型自漂浮碳纤维布负载Ag/Ag3PO4光催化剂，系统阐明了其高效灭藻性能、自由基作用机理及实际水体处理潜力，为绿色水处理技术提供了创新解决方案。

　　

亮点（Highlights）

自漂浮碳布负载Ag/Ag₃PO₄展现出卓越的光催化灭藻活性，在可见光照射60分钟内对铜绿微囊藻的灭活率高达98.5%。其独特的漂浮特性可实现水面自适应定位，避免二次污染。

材料与合成（Materials and sample synthesis）

通过水热-光沉积法在碳纤维布表面构建Ag/Ag₃PO₄异质结。将预处理后的碳布浸入含硝酸银和磷酸钠的溶液中，在紫外光照下还原Ag⁺形成纳米银颗粒，最终形成均匀分布的Ag/Ag₃PO₄复合催化层。

表征（Characterization）

SEM显示Ag/Ag₃PO₄以200-500 nm的珊瑚状聚集体均匀锚定在碳纤维表面。XPS证实Ag⁰/Ag⁺共存体系的存在，UV-Vis显示复合材料在400-600 nm可见光区具有显著吸收增强。

灭藻性能（Algae inactivation performance）

在模拟自然光照条件下（100 mW/cm²，λ≥420 nm），处理60分钟后藻细胞密度从初始的1×10⁷ cells/mL降至1.5×10⁵ cells/mL。循环实验表明材料在5次重复使用后仍保持85%以上活性。

机理分析（Mechanism analysis）

自由基捕获实验证实超氧自由基(O₂^·-)和空穴(h⁺)是主要活性物种。Ag纳米颗粒的表面等离子体共振效应显著增强可见光捕获能力，而碳布的电子传导作用有效抑制光生电子-空穴对复合。

实际应用（Application insights）

在富营养化湖水实验中，漂浮式催化剂7天内使叶绿素a含量降低76.8%，且无需后续打捞处理。该设计为自然水体藻华控制提供了可规模化应用的解决方案。

结论（Conclusions）

本研究成功开发出具有自主漂浮特性的Ag/Ag₃PO₄/碳布复合材料，其通过可见光驱动产生自由基高效破坏藻细胞结构，为绿色水处理技术提供了兼具高效性和可操作性的新材料设计策略。