在复杂水环境下，罗丹明B在MWCNT/AgNP纳米复合材料上的吸附机制研究

《Scientific Reports》：Mechanistic investigation of Rhodamine B adsorption onto MWCNT/AgNP nanocomposites under complex aqueous conditions

　　

摘要

在现实的废水条件下，有效去除持久性有机染料仍然是环境修复领域的一大挑战。本文开发了一种多壁碳纳米管/银纳米粒子（MWCNT/AgNP）纳米复合材料，并系统评估了其在复杂水环境中去除罗丹明B（RhB）的性能。该材料表现出较高的吸附容量，为286.5毫克/克（mg g?1），且在45分钟内达到吸附平衡。吸附过程遵循朗缪尔模型（q??? = 279.0毫克/克），并表现出伪二级动力学特征；热力学参数（ΔG° = ?5.6至?6.9千焦/摩尔，ΔH° = +12.7千焦/摩尔）表明这一过程是自发的且吸热的。值得注意的是，即使在染料浓度较高（3000毫克/升）或离子强度较大的情况下，该材料的吸附性能依然保持良好，显示出较强的抗干扰能力。机理分析表明，罗丹明B的吸附过程可能涉及π–π相互作用、疏水性效应、静电吸引力以及弱的银介导相互作用等多种因素的协同作用。与在简化条件下进行的传统吸附研究不同，本研究通过将表面化学性质与复杂水环境中的吸附行为联系起来，提供了对吸附行为的条件依赖性解释。这些发现凸显了所开发的MWCNT/AgNP纳米复合材料在所研究条件下的优良性能及其在先进废水处理应用中的巨大潜力。