試論功能性納米材料在環(huán)境污染物降解中的研究與應(yīng)用

首 沅

（明德雨花實驗中學，長沙 410000）

1 納米復(fù)合材料對有機染料廢水的降解

工業(yè)化發(fā)展對社會經(jīng)濟的發(fā)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(jù)調(diào)查顯示，當前已經(jīng)有不少合成染料在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，涵蓋了與人們生活息息相關(guān)的食品工藝和化妝品等行業(yè)，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(shù)已經(jīng)成為當務(wù)之急。研究人員發(fā)現(xiàn)有一種超級氧化技術(shù)可以較好的實現(xiàn)對有機染料污染物的降解，能夠?qū)⑽廴疚锓纸獬蔁o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(xiàn)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(zhì)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(fù)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(fù)合物對有機染料染料廢水降解效果的實驗，后來發(fā)現(xiàn)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(fù)合物便可以保持清潔性能的穩(wěn)定。因此，結(jié)合了CoOx納米粒子與CoOx/Go的納米復(fù)合物的納米材料，可以實現(xiàn)對紡織等工業(yè)染料廢水的快速降解。

2 納米復(fù)合材料對有機染料的光催化降解

研究環(huán)境污染降解物的人員在長期的實驗中發(fā)現(xiàn)，使用前驅(qū)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(fù)合物，之后在對這些復(fù)合材料的降解性能進行研究的時候，發(fā)現(xiàn)在實現(xiàn)金屬離子的摩爾比、催化劑的量等條件最優(yōu)的情況下，這些復(fù)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(fù)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(fù)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?qū)崿F(xiàn)環(huán)保降解環(huán)境污染物中有機染料廢水的納米復(fù)合材料。值得一提的是，CoOx/CuO/Cu2O這類的納米復(fù)合材料在降解有機污染物時，還具有操作便捷的優(yōu)勢，而且可以實現(xiàn)多次的重復(fù)利用。

3 金納米顆粒對亞甲基藍的降解

工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展增加了水資源的保護難度，在生態(tài)綠色理念深化發(fā)展的同時，人們開始關(guān)注綠色無害的工業(yè)廢水處理技術(shù)。

當前社會面臨著水資源匱乏的情況，而工業(yè)生產(chǎn)中的有色廢水會直接或間接排放到生態(tài)系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)經(jīng)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(xiàn)出分散的狀態(tài)，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(tài)產(chǎn)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(yīng)關(guān)系，也就是說納米片具有很好的結(jié)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(xiàn)對于亞甲基藍的有效降解，同時還具有環(huán)保無毒的優(yōu)勢，是值得推廣應(yīng)用的環(huán)境污染物降解技術(shù)。

4 結(jié)束語

總之，在經(jīng)濟快速發(fā)展與工業(yè)化進程加快的同時，也要注意加強生態(tài)保護的力度。在工業(yè)生產(chǎn)中，要注意研發(fā)能夠有效降解會對環(huán)境造成嚴重污染的清潔技術(shù)，嘗試使用功能性納米材料中的清潔材料，在應(yīng)用中注意使用能夠?qū)⒂袡C污染物降解為無害化學物質(zhì)的技術(shù)，從而實現(xiàn)對于工業(yè)染料廢水的科學無害化處理，降低工業(yè)污染物的危害程度，保障生態(tài)系統(tǒng)中水資源的平衡。

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