通过声化学合成的Ag(I)-希夫碱配合物对废水中亮绿色染料的吸附与光催化去除

《Journal of Environmental Sciences》：Adsorption and photocatalytic removal of brilliant green dye from wastewater via sonochemically synthesized Ag(I)–Schiff base complex

　　

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  通过声化学法合成了一种新型Ag(I)席夫碱配合物。
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  高效吸附及可见光光催化降解亮绿（BG）染料。
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  光谱学和DFT计算证实了四面体构型的Ag(I)结构。
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  60分钟内实现了96.7%的亮绿染料降解率。
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  催化剂表现出一级动力学特征及优异的重复使用性。

引言

染料被广泛认为是有害且具有持久性的环境污染物（Sayed等人，2023年）。染料主要分为三类：阴离子染料、阳离子染料和非离子染料。值得注意的是，阳离子染料的毒性比阴离子染料更强（Mansour等人，2021年）。在全球范围内，工业排放造成的污染已引起广泛关注。生态系统退化和公共卫生危机的日益频发对动植物及人类群体构成了严重威胁。亮绿（BG）染料便是其中对环境产生负面影响的一种，它主要产生于纺织印染、纸张印刷、兽药生产等过程中（Pathak等人，2020年）。据研究发现，几乎所有使用过的染料中近一半未经处理便被排放到受纳水体中（Sulthana等人，2024年）。

BG是一种无气味的金黄色结晶状阳离子染料，又称碱性绿1号、固体绿、乙基绿和钻石绿G。它可用于抗菌治疗、生物标记物、皮肤科制剂以及抑制鸡饲料中霉菌的生长（Mansour等人，2021年）。BG还常被用于纺织染料和纸张印刷涂料的生产中。BG会引起胃肠道不适，导致呕吐、恶心和腹泻。它还会刺激呼吸系统，引起咳嗽。直接接触还可能导致皮肤刺激，引发不适和发红。因此，从废水中高效去除BG具有极其重要的意义。

这些污染物已被采用多种水处理技术从废水中去除，如膜过滤、电化学处理、化学沉淀、离子交换、溶剂萃取、吸附和光催化等（Li等人，2025a；Julkapli等人，2014年；Abate等人，2020年；El-Salamony等人，2025年）。吸附通常被认为是一种理想的技术，因为它具有效率高、成本低和设计简单的特点。近年来，大量研究致力于寻找具有更高吸附容量的低成本吸附剂（Abdelmegeed等人，2024年；Guo等人，2017年）。研究发现，一些当地可获得的材料可作为吸附剂用于处理和污水治理。此外，异相光催化作为一种有前景的绿色技术，因其可利用太阳能产生能够降解污染物为危害较小产物的活性物种而备受关注。近年来，研究重点集中在异结光催化剂的设计、内电场工程以及多功能复合材料上，以提高电荷分离效率、增强可见光利用能力，并实现环境修复应用中的优异光催化性能（Li等人，2025d；Yu等人，2025年；Mahdy等人，2023年）。光催化剂具有可回收、可重复使用和自再生特性（Panimalar等人，2022年）。除了满足高效产生活性羟基自由基（•OH）的基本要求外，理想的光催化剂还应具有极高的光活性、稳定性和无毒特性。为推动太阳能相关的环境和能源技术发展，仍然需要开发新型光催化剂（Li等人，2025a、2025c；Zhang等人，2024年）。

含有氧和氮供体的过渡金属席夫碱配合物因其独特的拓扑结构、结构可变性以及对分子环境的高度敏感性而作为功能材料格外引人注目（Dey等人，2014年）。席夫碱配合物正在作为潜在的药物（Dafallah等人，2017年）和药学应用进行研究，并由于其合成简便、成本低廉以及易于进行结构和性质微调，已成功被用作多种过程的催化剂和光催化剂（Goswami和Barman，2026年）。

已有大量研究报告了使用金属配合物及其他材料作为吸附剂从废水中去除有机和无机污染物的研究。Zhang等人（2025年）使用AgI/C₃N₅作为异结光催化剂降解大肠杆菌。Li等人（2025b）研究了等离子体Ag/Ag₂CO₃/C₃N₅ S型异结的界面工程，用于高性能抗生素光催化降解。Kirthan等人（2022年）合成了Co(II)、Cu(II)和Ni(II)的偶氮配体配合物[5-(二乙氨基)-2-羟基苯亚甲基苯甲酰肼]，用于从工业废水中去除孔雀石绿染料。Guguloth等人（2019年）报道了Ag掺杂的Pd(II)配合物在可见光照射下作为降解甲基橙、刚果红和茜素红S的高效光催化剂。

本研究旨在探讨使用Ag(I)配合物作为吸附剂时，吸附剂用量、溶液pH值和初始BG浓度等操作因素如何影响染料吸附的速率和效果。选择Ag(I)配合物是因为其环境相容性、化学稳定性、高可见光利用效率和潜在的环境毒性。本研究评估了多种吸附等温线模型，以确定最佳吸附容量和最合适的BG染料去除模型。此外，还研究了所合成的Ag(I)配合物在可见光下光催化降解BG染料的效率，突显了其在废水处理中的双重功能特性。

节段摘要

实验材料与方法

所有化学品、试剂和溶剂（磺胺噻唑≥99.9%、3-乙酰香豆素≥99.8%、AgNO₃≥99.0%、乙醇≥99.5%、二甲基甲酰胺（DMF）≥99.8%、六甲基二砜-d₆（DMSO-d₆）≥99.9%、重水（D?O）≥99.9% D以及BG染料≥95.5%（用于制备合成废水））均为最高可用分析纯度和纯度，购自默克（德国）和Sigma-Aldrich（美国）。0.1 mol/L NaOH、0.1 mol/L硝酸钾（KNO₃）（LOBA，印度）以及

元素分析及摩尔电导率测定

元素分析结果与所合成Ag(I)配合物的计算值高度吻合，证实了2:1的金属与配体化学计量比。该配合物具有较高的熔点（>350°C），表明其具有显著的热稳定性，并且在极性非质子溶剂（如DMF和DMSO）中表现出良好的溶解性。此外，较低的摩尔电导率值（10 cm2/(Ω·mol)）也支持了Ag(I)配合物的非电解质行为（Hassan等人，2025年；

结论

本研究成功合成了一种新型Ag(I)席夫碱配合物，并将其作为高效吸附剂和光催化剂，用于从水溶液中去除亮绿（BG）染料进行了评估。系统研究了所合成配合物的物理化学性质，包括等电点（pH_PZC）的测定，这对理解吸附行为起到了关键作用。吸附过程发现强烈依赖于操作参数，最佳条件为

CRediT作者贡献声明

Asmaa Ahmed Hamed：撰写——初稿、可视化、资源、方法论、调查、数据整理、概念构思。Amal Gamal Mahdy：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、软件、资源、调查、概念构思。Heba Mohamed El Refay：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、验证、软件、形式化分析、概念构思。Aml Mahmoud Saleh：撰写——初稿、验证、资源、方法论、数据整理，

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所述工作的客观性。

致谢

作者感谢使用ChatGPT（OpenAI）进行AI辅助的语言编辑和改写，以提高手稿的清晰度和可读性。所有科学内容和解释均由作者全权负责。

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