納米技術被認為是二十一世紀最具影響力的技術之一。納米材料具有直徑范圍從大約 100 nm 到 1 nm 的結構。它們獨特的物理化學和表面特征有助于生產創(chuàng)新材料和技術解決方案，以應對已證明難以用傳統(tǒng)方法解決的挑戰(zhàn)。
納米材料表現(xiàn)出幾種理想的品質，包括高強度、小質量和具有顯著催化能力的活性表面。
納米技術在水凈化中的重要性
世界各地的人們都受到缺乏安全飲用水和缺乏基本衛(wèi)生設施的影響。為解決因缺乏清潔飲用水和基本衛(wèi)生設施而引起的不可否認的環(huán)境、經濟和社會問題，已經進行了幾項努力。
由于有前景的技術的出現(xiàn)，進一步研究使用納米技術作為水凈化手段已成為重中之重。
水的凈化和處理需要獨特的納米粒子，能夠快速、有效且廉價地從水中去除有害的有機污染物。
制造對污染物具有強選擇性和親和力的獨特納米粒子是納米技術研究的一個快速發(fā)展領域。
可以使用不同的合成工藝改變納米顆粒的尺寸和形式，包括化學氣相沉積、溶膠-凝膠和熱解。
光催化如何幫助凈化水?
光催化是解決影響生態(tài)系統(tǒng)及其居民福祉的環(huán)境問題的一種高度復雜的方法。
廢水中的有機污染物可分解為水、二氧化碳 (CO 2 ) 和其他小成分，而無機污染物可通過光催化還原或氧化為無毒化學品。
石墨氮化碳 (GCN) 是一種廉價、無毒、無金屬的光催化劑。它具有可見光驅動的帶隙，可以耐受水性環(huán)境。
常用的金屬光催化劑產生的二次污染可以通過石墨氮化碳來防止，這是石墨氮化碳在實際應用中的一個顯著優(yōu)勢。
能量帶隙對光催化的重要性
能帶隙是半導體的一個重要特性，它也影響著石墨氮化碳的光催化行為。為了實現(xiàn)最佳光催化，導帶和價帶之間的能帶隙不應大于 3 eV。
能量帶隙小于 3 eV 的材料可以捕獲可見光并表現(xiàn)出增強的光催化性能。
由于窄能帶隙、材料不穩(wěn)定性和快速復合，光催化材料的使用受到限制。
為了解決光催化材料的限制因素，已經使用了不同的策略，例如使用蝕刻在碳基材料上的金屬氧化物納米粒子、摻雜非金屬和金屬以及制備異質納米復合材料。
研究人員做了什么?
在這項研究中，該團隊開發(fā)了一種獨特的 MnO2裝飾的石墨氮化碳納米復合材料，用于通過分解 RhB 染料來凈化水。
在兩種不同的環(huán)境中研究了 RhB 染料的特性：添加和不添加硼氫化鈉 (NaBH 4 )。
該團隊還使用紫外-可見分光光度計獲得的 Tauc 圖確定了所生產的納米復合材料的能帶隙，并在 XRD 和 FTIR 分析的幫助下進行了結構表征。
重要發(fā)現(xiàn)
該團隊制造了石墨氮化碳、MnO 2和 GCN/MnO 2納米顆粒，并使用 FTIR 和 XRD 分析進行了結構表征。
他們發(fā)現(xiàn)所生產的納米復合材料的帶隙能量等于 2.75 eV。石墨氮化碳和MnO 2的帶隙能量分別為3.3和3.25 eV，大于納米復合材料的帶隙能量。
該團隊將合成材料用于 RhB 染料的分解，他們還記錄了分解過程的活性參數(shù)、速率常數(shù)和還原時間。
在兩種情況下檢查 RhB 染料的分解：在陽光的影響下和在添加劑 NaBH 4的影響下。對于兩種反應設置，觀察到GCN/MnO 2 納米復合材料在分解過程中的光催化性能和速率常數(shù)均大于單獨的石墨氮化碳和 MnO 2的光催化性能和速率常數(shù)。
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