所属栏目：新闻中心发布时间：2026-04-13浏览量:520
陕西理工大学化学与环境科学学院宋茜团队在《贵金属》期刊发表题为《磁性纳米金复合材料的合成及催化性能研究》的论文，该研究针对工业废水中有毒偶氮染料难降解问题，开发出兼具高效催化与便捷回收特性的Fe₃O₄/GO/Au三层复合纳米材料，为环境治理提供了新思路。
传统偶氮染料酸性橙II(AOII)因分子量⼤、化学惰性强，难以通过常规生物降解处理，且现有处理方法易引发二次污染。为此，研究团队创新采用溶剂热法制备磁性Fe₃O₄纳米颗粒，经改进Hummers法合成氧化石墨烯(GO)，并通过单宁酸还原氯金酸获得纳米金(AuNPs)。利用超声技术将Fe₃O₄与GO复合，再以聚乙烯亚胺(PEI)为桥接剂负载纳米金，最终构建出具有磁分离功能的Fe₃O₄/GO/Au三元复合材料。
实验表征显示，该材料呈现典型层状结构：Fe₃O₄内核赋予材料超顺磁性，GO中间层提供超大比表面积，外层AuNPs则作为催化活性中心。X射线衍射(XRD)证实材料含Fe₃O₄(35°、43.7°等特征峰)、GO(10°衍射峰)及Au(38°、65°晶面)三相结构;透射电镜(TEM)观测到粒径约25nm的金颗粒均匀负载，扫描电镜(SEM)与能谱分析进一步验证各元素分布均匀。
在催化性能测试中，团队以AOII为目标污染物展开研究。结果显示，Fe₃O₄/GO/Au在200W白炽灯光照下表现优异：120分钟内对100mg/L AOII的降解率达84%，显著高于二元材料Fe₃O₄/GO(55%)。动力学分析表明，三元体系降解速率常数(0.01095min⁻¹)较二元体系提升37.7%。研究还发现，50mg催化剂用量、100mg/L染料浓度为最佳反应条件，过量催化剂会因团聚导致光穿透受阻。
该材料的核心优势在于“吸附-催化-分离”一体化设计：GO层通过π-π共轭与氢键高效吸附AOII，AuNPs在光照下产生活性自由基加速降解，而Fe₃O₄内核则可通过外磁场实现催化剂快速回收(回收率>95%)。论文通讯作者吴睿指出，该技术不仅适用于印染废水处理，还可拓展至农药残留检测——材料兼具表面增强拉曼散射(SERS)活性，有望实现污染物“检测-降解”同步完成。
这项成果得到陕西省科技厅重点研发项目(2024GX-YBXM-318)等基金支持，为磁性复合纳米材料在环境修复领域的实用化奠定了基础。研究团队表示，下一步将探索材料在重金属离子去除及实际工业废水处理中的应用潜力。