银纳米颗粒（Ag NPs）及其纳米复合材料已广泛用作废水处理的催化剂和消毒剂。然而，大多数报道的基于Ag NP的纳米复合材料具有较低的Ag NPs负载量，需要高剂量才能实现对有机污染物的满意催化净化性能和对细菌的良好消毒。在此，我们通过使用磁性氧化石墨烯 (MGO)，通过单宁酸 (TA)/Fe3+络合合成了一种具有极高负载量 (高达 30 wt%) 的新型Ag NPs纳米复合材料。Ag@MGO-TA/Fe3+催化剂在水性环境中表现出优异的稳定性，可以在极低的剂量（即0.05 mg/mL）下对亚甲蓝（MB）实现0.054 s-1的超高催化还原率，即比以前在类似条件下报道的大多数基于NPs的催化剂高出约十倍。此外，磁性纳米复合材料可以很容易地再生并且高度可回收而没有任何明显的性能损失。此外，新型Ag@MGO-TA/Fe3+纳米复合材料表现出对大肠杆菌（E.coli）的消毒性能，在非常低的剂量（即 20 μg/mL）下具有约100%的杀灭效果。这项工作为合理设计具有超高催化速率和出色抗菌性能的先进可回收NP基纳米材料用于水处理和各种环境工程应用提供了新的见解。
 
  
Figure 1. Ag@MGO-TA/Fe³⁺纳米复合材料的合成路线示意图。
 
  
Figure 2. (a) MGO 和 (b) MGO-TA/Fe3+的TEM图像，以及 (c) MGO-TA/Fe3+纳米复合材料的HRTEM图像。
 

Figure 3. (a,b) Ag-5@MGO-TA/Fe3+纳米复合材料在不同放大倍数下的TEM图像； Ag-5@MGO-TA/Fe3+纳米复合材料的（c）HRTEM图像和（d）FFT图； Ag-5@MGO-TA/Fe3+纳米复合材料的（e）HAADF-STEM图像和（f-h）相应的STEM-EDS映射结果（元素Ag、Fe和O）。
 

Figure 4. Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化剂催化还原 (a) CR、(b) BB和 (c) MO的连续紫外-可见光谱。(d) Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化剂催化还原CR、BB和MO的一级动力学图。(e) Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化剂催化还原4-NP的连续紫外-可见光谱。(f) 在Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化剂存在下催化还原4-NP的一级动力学图。
 

Figure 5. Ag-5@MGO-TA/Fe3+催化剂在五个循环内对MB还原的催化性能。
 
       相关研究成果于2021年由加拿大阿尔伯塔大学Hongbo Zeng课题组，发表在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

      为加拿大阿尔伯塔大学化学工程和材料工程系终身教授、加拿大工程院院士、国家讲席教授(Tier 1 Canada Research Chair)、加拿大皇家科学院青年院士。获清华大学工学学士和硕士学位，美国加州大学圣芭芭拉分校博士学位。目前研究和教学方向主要包括胶体与界面科学、高分子材料、分子和纳米力学、以及各种工程过程(化工、矿物、石油和环境工程)的界面现象等。其实验室能对各种复杂流体和材料体系中相关分子间和界面间作用力进行直接测量和分析, 部分仪器和实验方法为独立开发。已在高水平SCI期刊发表论文330余篇，撰写和主编专著一部。获Petro-Canada Young Innovator Award，Martha Cook Piper Research Prize, The Canadian Journal of Chemical Engineering Lectureship Award, 加拿大化学和化工学会 Hatch Innovation Award，国际杰出青年化学工程师奖, 加拿大自然科学与工程研究理事会(NSERC) E.W.R. Steacie Memorial Fellowship等。
 

转自《石墨烯杂志》公众号