銀納米顆粒（Ag NPs）及其納米復(fù)合材料已廣泛用作廢水處理的催化劑和消毒劑。然而，大多數(shù)報(bào)道的基于Ag NP的納米復(fù)合材料具有較低的Ag NPs負(fù)載量，需要高劑量才能實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的滿(mǎn)意催化凈化性能和對(duì)細(xì)菌的良好消毒。在此，我們通過(guò)使用磁性氧化石墨烯 (MGO)，通過(guò)單寧酸 (TA)/Fe3+絡(luò)合合成了一種具有極高負(fù)載量 (高達(dá) 30 wt%) 的新型Ag NPs納米復(fù)合材料。Ag@MGO-TA/Fe3+催化劑在水性環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，可以在極低的劑量（即0.05 mg/mL）下對(duì)亞甲藍(lán)（MB）實(shí)現(xiàn)0.054 s-1的超高催化還原率，即比以前在類(lèi)似條件下報(bào)道的大多數(shù)基于NPs的催化劑高出約十倍。此外，磁性納米復(fù)合材料可以很容易地再生并且高度可回收而沒(méi)有任何明顯的性能損失。此外，新型Ag@MGO-TA/Fe3+納米復(fù)合材料表現(xiàn)出對(duì)大腸桿菌（E.coli）的消毒性能，在非常低的劑量（即 20 μg/mL）下具有約100%的殺滅效果。這項(xiàng)工作為合理設(shè)計(jì)具有超高催化速率和出色抗菌性能的先進(jìn)可回收NP基納米材料用于水處理和各種環(huán)境工程應(yīng)用提供了新的見(jiàn)解。
Figure 1. Ag@MGO-TA/Fe
3+納米復(fù)合材料的合成路線(xiàn)示意圖。
Figure 2. (a) MGO 和 (b) MGO-TA/Fe3+的TEM圖像，以及 (c) MGO-TA/Fe3+納米復(fù)合材料的HRTEM圖像。
Figure 3. (a,b) Ag-5@MGO-TA/Fe3+納米復(fù)合材料在不同放大倍數(shù)下的TEM圖像； Ag-5@MGO-TA/Fe3+納米復(fù)合材料的（c）HRTEM圖像和（d）FFT圖； Ag-5@MGO-TA/Fe3+納米復(fù)合材料的（e）HAADF-STEM圖像和（f-h）相應(yīng)的STEM-EDS映射結(jié)果（元素Ag、Fe和O）。
Figure 4. Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化劑催化還原 (a) CR、(b) BB和 (c) MO的連續(xù)紫外-可見(jiàn)光譜。(d) Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化劑催化還原CR、BB和MO的一級(jí)動(dòng)力學(xué)圖。(e) Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化劑催化還原4-NP的連續(xù)紫外-可見(jiàn)光譜。(f) 在Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化劑存在下催化還原4-NP的一級(jí)動(dòng)力學(xué)圖。
Figure 5. Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化劑在五個(gè)循環(huán)內(nèi)對(duì)MB還原的催化性能。
相關(guān)研究成果于2021年由加拿大阿爾伯塔大學(xué)Hongbo Zeng課題組，發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126629）上。原文：Tannic acid/Fe3+ functionalized magnetic graphene oxide nanocomposite with high loading of silver nanoparticles as ultra-efficient catalyst and disinfectant for wastewater treatment。
曾宏波
為加拿大阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)工程和材料工程系終身教授、加拿大工程院院士、國(guó)家講席教授(Tier 1 Canada Research Chair)、加拿大皇家科學(xué)院青年院士。獲清華大學(xué)工學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校博士學(xué)位。目前研究和教學(xué)方向主要包括膠體與界面科學(xué)、高分子材料、分子和納米力學(xué)、以及各種工程過(guò)程(化工、礦物、石油和環(huán)境工程)的界面現(xiàn)象等。其實(shí)驗(yàn)室能對(duì)各種復(fù)雜流體和材料體系中相關(guān)分子間和界面間作用力進(jìn)行直接測(cè)量和分析, 部分儀器和實(shí)驗(yàn)方法為獨(dú)立開(kāi)發(fā)。已在高水平SCI期刊發(fā)表論文330余篇，撰寫(xiě)和主編專(zhuān)著一部。獲Petro-Canada Young Innovator Award，Martha Cook Piper Research Prize, The Canadian Journal of Chemical Engineering Lectureship Award, 加拿大化學(xué)和化工學(xué)會(huì) Hatch Innovation Award，國(guó)際杰出青年化學(xué)工程師獎(jiǎng), 加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會(huì)(NSERC) E.W.R. Steacie Memorial Fellowship等。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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