利用Parkia biglobosa的花提取物通过绿色合成方法制备氧化镍纳米颗粒，用于从水溶液中去除孔雀石绿（malachite green）和酸性红88（acid red 88）染料

《Sustainable Chemistry One World》：Green synthesis of Nickel oxide nanoparticles using Parkia biglobosa flower extracts for the removal of malachite green and acid red 88 dyes from aqueous solution.

本研究采用Parkia biglobosa花提取液绿色合成镍氧化纳米颗粒（NiO NPs），用于吸附水溶液中的Malachite Green和Acid Red 88。XRD和FTIR确认NiO纳米结构，SEM显示聚集态表面，TEM测得平均尺寸15.25nm，BET比表面积88.56m2/g，UV-Vis在313nm处有宽吸收峰。吸附实验表明最佳条件：NiO NPs 1.0g，60分钟，pH3（AR88）或pH9（MG），5mg/L，25℃或55℃；Freundlich等温线和一般动模型拟合最佳。热力学分析显示AR88吸附为放热物理作用，MG为吸热化学作用，均自发可行。验证了NiO NPs在废水处理中的有效性及可持续性应用潜力。

　　本研究聚焦于利用天然植物提取物合成镍氧化物纳米颗粒（NiO NPs），并探讨其在去除水溶液中有机染料方面的应用潜力。具体而言，研究人员采用非洲豆蔻花（Parkia biglobosa）提取物作为还原剂和稳定剂，成功制备了具有高吸附能力的NiO NPs。这些纳米颗粒被用于去除两种常见且具有毒性的染料：孔雀石绿（Malachite Green, MG）和酸性红88（Acid Red 88, AR88）。该研究不仅揭示了NiO NPs的物理化学特性，还评估了其在不同条件下的吸附性能，为环境修复和工业废水处理提供了新的思路。

在工业发展过程中，纺织、涂料、造纸和制浆等行业扮演着重要角色，为全球经济增长做出了巨大贡献。这些行业不仅创造了大量就业机会，还在许多国家的经济结构中占据核心地位。例如，纺织行业在全球范围内雇佣了超过6000万人，对中国的经济发展具有深远影响。与此同时，涂料行业在全球市场中占据重要份额，主要由中国、美国、印度、德国、日本、巴西和韩国等国家主导。这些国家的建筑、汽车和工业部门对涂料的需求推动了市场的增长，使得涂料产业的总价值达到约1130亿美元。在这些行业的发展中，染料的使用是不可或缺的一环，但同时也带来了严重的环境问题。尤其是在生产过程中，染料的使用和处理阶段会产生大量有害物质，污染水源并影响生态系统的健康。

染料污染对水体和生态环境造成了深远的影响。染料分子的存在不仅降低了水体的透明度，还干扰了光合作用，改变了水体的pH值，进而破坏生态系统的平衡。此外，染料具有一定的生物累积性，能够在水生生物体内积累，并通过食物链传递，最终影响人类健康。因此，如何有效去除这些染料成为当前环境治理的重要课题。在众多去除染料的方法中，吸附法因其操作简便、成本低廉、效果显著以及环境友好而受到广泛关注。研究表明，利用天然材料进行吸附处理在去除染料方面具有巨大潜力，包括对偶氮染料、酸性染料、碱性染料等的处理。

镍氧化物纳米颗粒作为一种重要的金属氧化物纳米材料，因其独特的物理化学特性而被广泛研究和应用。这些纳米颗粒具有较大的比表面积、良好的化学稳定性以及多孔结构，使其在吸附和降解染料方面表现出色。此外，NiO NPs还具有较强的催化活性，尤其在光催化过程中，能够在特定条件下分解染料分子。这些特性使得NiO NPs在环境修复和工业废水处理中具有广阔的应用前景。然而，传统的NiO NPs合成方法，如电喷雾法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、微波辅助法、水热反应法、微乳液法和激光烧蚀法等，虽然在技术上较为成熟，但往往伴随着较高的生产成本、复杂的操作流程以及对环境和人体健康的潜在危害。因此，开发一种更加环保、经济、高效的合成方法成为研究的重点。

近年来，绿色合成方法在纳米材料制备中受到越来越多的关注。生物方法被认为是实现这一目标的有效途径之一，因为它能够利用植物提取物作为还原剂、稳定剂和表面活性剂，从而在不使用有毒化学品的情况下制备纳米颗粒。这种方法不仅操作简单，而且成本低廉，能够在较短的时间内获得较高的纳米颗粒产率。同时，生物合成方法还能够调控纳米颗粒的尺寸、形状以及表面功能团，使其更符合特定的应用需求。此外，NiO NPs的可重复利用性也是其环保价值的重要体现。在多次吸附-解吸循环后，纳米颗粒可以通过溶解在适当的溶剂中并重新沉淀进行再生，从而降低其在实际应用中的成本和环境负担。

本研究选择了非洲豆蔻花作为合成NiO NPs的生物来源。非洲豆蔻花（Parkia biglobosa）是一种生长在西非地区的多功能树木，属于豆科植物。其花朵通常呈红色或橙色，以大而球形的花簇（capitula）形式存在，每个花簇由多个小花组成。非洲豆蔻花提取物富含多种生物活性成分，如黄酮类、生物碱、单宁和皂苷等，这些成分不仅能够有效还原金属离子，还能在纳米颗粒的形成过程中起到稳定和修饰的作用。此外，非洲豆蔻花在传统医学中也有广泛应用，被用于治疗多种疾病，这进一步证明了其作为生物材料的可行性。

在实验过程中，研究人员通过批次吸附实验评估了NiO NPs对MG和AR88的吸附性能。实验结果表明，对于AR88的吸附，最佳条件为使用1克NiO NPs、60分钟的反应时间、pH值为3、染料浓度为5毫克/升、温度为25摄氏度；而对于MG的吸附，最佳条件为使用1克NiO NPs、60分钟的反应时间、pH值为9、染料浓度为5毫克/升、温度为55摄氏度。这些条件的选择基于对吸附效率和反应动力学的综合考量，同时也反映了不同染料在不同环境条件下的吸附行为差异。

为了进一步了解NiO NPs的吸附机制，研究人员采用了非线性吸附模型进行分析。结果显示，弗伦德利希等温模型和一般动力学模型能够较好地拟合吸附数据，表明NiO NPs对染料的吸附过程符合多层吸附和化学吸附的特征。此外，热力学研究揭示了AR88和MG吸附过程的不同驱动力。对于AR88的吸附，实验结果表明这是一个放热过程，主要由物理吸附机制驱动；而对于MG的吸附，实验结果表明这是一个吸热过程，主要由化学吸附机制驱动。两种吸附过程均表现出自发性和可行性，进一步验证了NiO NPs在去除染料方面的有效性。

为了全面评估NiO NPs的性能，研究人员还对其进行了多种表征分析。X射线衍射（XRD）分析显示，NiO NPs具有面心立方结构，平均晶粒尺寸为17.14纳米，表明其结构均匀且具有良好的结晶性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析则显示了NiO NPs表面存在特定的官能团，包括羧基、羰基和羟基，这些官能团的出现进一步证明了纳米颗粒的化学稳定性以及其与染料分子之间的相互作用。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析显示，NiO NPs表面呈现出一定程度的聚集现象，其平均粒径为15.25纳米，表明其具有良好的分散性和可控的尺寸。此外，比表面积分析（BET）结果显示，NiO NPs的比表面积为88.56平方米/克，这为其提供了一个较大的吸附表面，有助于提高吸附效率。

紫外-可见光谱（UV-Vis）分析则显示，NiO NPs在313纳米处存在一个宽泛的吸收峰，这表明纳米颗粒在形成过程中发生了一定程度的聚集。该吸收峰的出现与NiO NPs的光学特性密切相关，进一步证明了其在可见光范围内的稳定性。通过这些表征手段，研究人员能够全面了解NiO NPs的物理化学性质，为后续的吸附实验和模型分析提供可靠的依据。

本研究的结果表明，利用非洲豆蔻花提取物合成的NiO NPs在去除水溶液中的有毒染料方面具有显著效果。这些纳米颗粒不仅表现出良好的吸附性能，还具备一定的催化活性，能够在特定条件下分解染料分子。此外，NiO NPs的可重复利用性和环境友好性也为其在实际应用中的推广提供了支持。通过多次吸附-解吸循环，纳米颗粒可以被再生并用于其他用途，从而降低其在环境治理中的成本和资源消耗。

总体而言，本研究通过绿色合成方法成功制备了具有优异性能的NiO NPs，并验证了其在去除有机染料方面的有效性。该研究不仅为环境修复和工业废水处理提供了新的解决方案，还展示了绿色合成方法在纳米材料制备中的巨大潜力。未来，随着对NiO NPs性能的进一步研究和优化，其在环境保护领域的应用将更加广泛。同时，该研究也为其他天然材料的合成和应用提供了参考，有助于推动绿色化学和可持续技术的发展。