试论功能性纳米材料在环境污染物降解中的研究与应用

首 沅

（明德雨花实验中学，长沙 410000）

1 纳米复合材料对有机染料废水的降解

工业化发展对社会经济的发展提供了重要的推动作用，也将染料污染废水的问题推到了人们面前，根据调查显示，当前已经有不少合成染料在工业生产中广泛应用，涵盖了与人们生活息息相关的食品工艺和化妆品等行业，使得每年都有着大量的染料污染物被排放到自然中，由此，研究能够有效降解有机染料废水的清洁技术已经成为当务之急。研究人员发现有一种超级氧化技术可以较好的实现对有机染料污染物的降解，能够将污染物分解成无害的二氧化碳和水，再加上硫酸根中存在的自由基具有较高的氧化电位，在pH范围上也更广泛，由此便可以实现对于有机染料废水的快速降解，因此在实验中尝试了在纳米材质表面原位合成粒径较小的CoOx纳米粒子[1]。

在实验过程中，研究人员对 {Co（3，5-dbsq）（3，5-dbcat）（bix）}ICP 纳米粒子和 {Co（3，5-dbsq）（3，5-dbcat）（bit）}ICP/GO进行了电化学处理，由此便得到了CoOx纳米粒子和CoOx/Go的纳米复合物，之后将研究人员便进行了多次CoOx纳米粒子和CoOx/Go的纳米复合物对有机染料染料废水降解效果的实验，后来发现在ITO表层上合成的CoOx纳米粒子尺寸较小，但是在降解有机染料废水时具有较高的清洁性能，再加入GO纳米复合物便可以保持清洁性能的稳定。因此，结合了CoOx纳米粒子与CoOx/Go的纳米复合物的纳米材料，可以实现对纺织等工业染料废水的快速降解。

2 纳米复合材料对有机染料的光催化降解

研究环境污染降解物的人员在长期的实验中发现，使用前驱体为双金属离子混配的无限配位聚合物ICP，能够生成尺寸通常比较小的CoOx/CuO/Cu2O或是CoOx/Ag/Ag2O纳米复合物，之后在对这些复合材料的降解性能进行研究的时候，发现在实现金属离子的摩尔比、催化剂的量等条件最优的情况下，这些复合物在降解亚甲基蓝420min后，光催化的降解率甚至可以达到100%，明显高于降解率只有79%的普通CoOx/Ag/Ag2O复合材料，或是降解率只有63%的CoOx单纳米材料。而且CoOx/CuO/Cu2O这类的纳米复合材料可以依附在ITO玻璃的表面，在多次使用后还可以保持着59.8%的降解率，也就是说具有较好的光催化降解性能，是一种能够实现环保降解环境污染物中有机染料废水的纳米复合材料。值得一提的是，CoOx/CuO/Cu2O这类的纳米复合材料在降解有机污染物时，还具有操作便捷的优势，而且可以实现多次的重复利用。

3 金纳米颗粒对亚甲基蓝的降解

工业产业的快速发展增加了水资源的保护难度，在生态绿色理念深化发展的同时，人们开始关注绿色无害的工业废水处理技术。

当前社会面临着水资源匮乏的情况，而工业生产中的有色废水会直接或间接排放到生态系统中，就像工厂中排放出的染料废水，就会增加水体中的毒性以及所需的氧气量，会给水资源造成污染，从而危害到人们的健康。研究人员发现二氧化锰纳米片作为简单易合成的材料，在硼氢化钠为还原剂的条件下，可以使用聚乙烯吡咯烷酮充当保护剂，之后尝试在二氧化锰的表面生成一种金纳米颗粒，发现经过一系列步骤后得到的二氧化锰和金纳米的合成物，可以对亚甲基蓝类的污染物具有良好的降解效果。在实验中可以观察到生成的金纳米颗粒呈现出分散的状态，之后便会均匀的分布在二氧化锰纳米片的表层上面，而且平均粒径能够达到2f1.22nm[2]。这充分说明了如果使用化学方法，也就是在二氧化锰纳米片表面原位生长出金纳米材料，并不会对二氧化锰纳米片的形态产生较大的影响。

而且在高倍电子显微镜等仪器的观测下，可以看出金纳米材料的111晶型与距二氧化锰纳米片0.23nm的地方，能够较好的形成对应关系，也就是说纳米片具有很好的结晶性能。在高倍电子显微镜的观察下，分析到了Mn、O、Au等化学元素，说明二氧化锰纳米片的表层确实可以生成金纳米的颗粒。实验证明，金纳米颗粒能够在二氧化锰纳米片的表层合成粒径较小的颗粒，而且这种颗粒就可以实现对于亚甲基蓝的有效降解，同时还具有环保无毒的优势，是值得推广应用的环境污染物降解技术。

4 结束语

总之，在经济快速发展与工业化进程加快的同时，也要注意加强生态保护的力度。在工业生产中，要注意研发能够有效降解会对环境造成严重污染的清洁技术，尝试使用功能性纳米材料中的清洁材料，在应用中注意使用能够将有机污染物降解为无害化学物质的技术，从而实现对于工业染料废水的科学无害化处理，降低工业污染物的危害程度，保障生态系统中水资源的平衡。

[1] 颜佳.基于氮化碳光催化材料的设计及其可见光降解环境有机污染物的研究[D].江苏大学，2017.