試論功能性納米材料在環境污染物降解中的研究與應用

首 沅

（明德雨花實驗中學，長沙 410000）

1 納米復合材料對有機染料廢水的降解

工業化發展對社會經濟的發展提供了重要的推動作用，也將染料污染廢水的問題推到了人們面前，根據調查顯示，當前已經有不少合成染料在工業生產中廣泛應用，涵蓋了與人們生活息息相關的食品工藝和化妝品等行業，使得每年都有著大量的染料污染物被排放到自然中，由此，研究能夠有效降解有機染料廢水的清潔技術已經成為當務之急。研究人員發現有一種超級氧化技術可以較好的實現對有機染料污染物的降解，能夠將污染物分解成無害的二氧化碳和水，再加上硫酸根中存在的自由基具有較高的氧化電位，在pH范圍上也更廣泛，由此便可以實現對于有機染料廢水的快速降解，因此在實驗中嘗試了在納米材質表面原位合成粒徑較小的CoOx納米粒子[1]。

在實驗過程中，研究人員對 {Co（3，5-dbsq）（3，5-dbcat）（bix）}ICP 納米粒子和 {Co（3，5-dbsq）（3，5-dbcat）（bit）}ICP/GO進行了電化學處理，由此便得到了CoOx納米粒子和CoOx/Go的納米復合物，之后將研究人員便進行了多次CoOx納米粒子和CoOx/Go的納米復合物對有機染料染料廢水降解效果的實驗，后來發現在ITO表層上合成的CoOx納米粒子尺寸較小，但是在降解有機染料廢水時具有較高的清潔性能，再加入GO納米復合物便可以保持清潔性能的穩定。因此，結合了CoOx納米粒子與CoOx/Go的納米復合物的納米材料，可以實現對紡織等工業染料廢水的快速降解。

2 納米復合材料對有機染料的光催化降解

研究環境污染降解物的人員在長期的實驗中發現，使用前驅體為雙金屬離子混配的無限配位聚合物ICP，能夠生成尺寸通常比較小的CoOx/CuO/Cu2O或是CoOx/Ag/Ag2O納米復合物，之后在對這些復合材料的降解性能進行研究的時候，發現在實現金屬離子的摩爾比、催化劑的量等條件最優的情況下，這些復合物在降解亞甲基藍420min后，光催化的降解率甚至可以達到100%，明顯高于降解率只有79%的普通CoOx/Ag/Ag2O復合材料，或是降解率只有63%的CoOx單納米材料。而且CoOx/CuO/Cu2O這類的納米復合材料可以依附在ITO玻璃的表面，在多次使用后還可以保持著59.8%的降解率，也就是說具有較好的光催化降解性能，是一種能夠實現環保降解環境污染物中有機染料廢水的納米復合材料。值得一提的是，CoOx/CuO/Cu2O這類的納米復合材料在降解有機污染物時，還具有操作便捷的優勢，而且可以實現多次的重復利用。

3 金納米顆粒對亞甲基藍的降解

工業產業的快速發展增加了水資源的保護難度，在生態綠色理念深化發展的同時，人們開始關注綠色無害的工業廢水處理技術。

當前社會面臨著水資源匱乏的情況，而工業生產中的有色廢水會直接或間接排放到生態系統中，就像工廠中排放出的染料廢水，就會增加水體中的毒性以及所需的氧氣量，會給水資源造成污染，從而危害到人們的健康。研究人員發現二氧化錳納米片作為簡單易合成的材料，在硼氫化鈉為還原劑的條件下，可以使用聚乙烯吡咯烷酮充當保護劑，之后嘗試在二氧化錳的表面生成一種金納米顆粒，發現經過一系列步驟后得到的二氧化錳和金納米的合成物，可以對亞甲基藍類的污染物具有良好的降解效果。在實驗中可以觀察到生成的金納米顆粒呈現出分散的狀態，之后便會均勻的分布在二氧化錳納米片的表層上面，而且平均粒徑能夠達到2f1.22nm[2]。這充分說明了如果使用化學方法，也就是在二氧化錳納米片表面原位生長出金納米材料，并不會對二氧化錳納米片的形態產生較大的影響。

而且在高倍電子顯微鏡等儀器的觀測下，可以看出金納米材料的111晶型與距二氧化錳納米片0.23nm的地方，能夠較好的形成對應關系，也就是說納米片具有很好的結晶性能。在高倍電子顯微鏡的觀察下，分析到了Mn、O、Au等化學元素，說明二氧化錳納米片的表層確實可以生成金納米的顆粒。實驗證明，金納米顆粒能夠在二氧化錳納米片的表層合成粒徑較小的顆粒，而且這種顆粒就可以實現對于亞甲基藍的有效降解，同時還具有環保無毒的優勢，是值得推廣應用的環境污染物降解技術。

4 結束語

總之，在經濟快速發展與工業化進程加快的同時，也要注意加強生態保護的力度。在工業生產中，要注意研發能夠有效降解會對環境造成嚴重污染的清潔技術，嘗試使用功能性納米材料中的清潔材料，在應用中注意使用能夠將有機污染物降解為無害化學物質的技術，從而實現對于工業染料廢水的科學無害化處理，降低工業污染物的危害程度，保障生態系統中水資源的平衡。

[1] 顏佳.基于氮化碳光催化材料的設計及其可見光降解環境有機污染物的研究[D].江蘇大學，2017.