一种创新的吸附修复方法，利用经过修饰的层状介孔方解石@壳聚糖水凝胶@氧化石墨烯纳米复合材料从废水中去除MoS?-量子点

《BMC Chemistry》：Innovative adsorptive remediation of MoS?-QDs from wastewater by decorated hierarchical mesoporous calcite@chitosan hydrogel@graphene oxide nanocomposite

　　

摘要

二硫化钼量子点（MoS?-QDs）在能源、催化和生物医学领域有广泛应用。然而，这些量子点如果不受控制地释放到环境中，可能会带来生态毒性风险，因此迫切需要有效的去除和治理策略。本研究致力于设计和开发一种新型纳米复合材料，该复合材料由层状介孔方解石（HMC）嵌入壳聚糖水凝胶（CH）中，并用氧化石墨烯（GO）纳米片增强，形成HMC@CH@GO结构。这种多功能材料首次被证明是有效去除和回收受污染水体中MoS?-QDs的有效途径。全面的结构和形态表征证实，所制备的介孔纳米复合材料的平均孔径为15.2纳米。吸附实验显示，在pH 4条件下，当初始浓度为20 mg/L时，吸附量达到最大值21 mg/g。吸附平衡在30分钟内迅速达成，动力学数据最好用伪二级模型拟合，相关系数高达0.999（浓度为50 mg/L时）。等温线模型显示，Freundlich模型（R2 = 0.992）和Langmuir模型（R2 = 0.984）均可很好地描述该吸附过程。综合等温线和动力学结果表明，该吸附过程主要以物理吸附为主，同时伴有化学吸附作用。热力学分析表明该反应为吸热反应，ΔH°值分别为11.43 kJ/mol（浓度50 mg/L）和13.12 kJ/mol（浓度100 mg/L）；此外，随着温度升高，ΔG°值趋于更负的值。在实际应用中，HMC@CH@GO纳米复合材料从自来水中去除MoS?-QDs的效率可达84.0%，从海水中去除的效率为73.0%，从工业废水中去除的效率为64.0%。此外，经过四次再生循环后，HMC@CH@GO仍然保持良好的吸附性能，显示出其作为清除受污染水体中MoS?-QDs的可持续且高效的吸附剂的潜力。