《Journal of the Indian Chemical Society》：Enhancing 5-Fluorouracil Delivery: Core-Shell vs. Blended Polycaprolactone/thermoplastic polyurethane Electrospun comparative evaluation
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本研究以太阳能光催化技术为手段，采用Zn2TiO4新型催化剂高效降解甲基蓝染料，80分钟内降解率达98%，并验证了催化剂的稳定性和重复使用性。
阿卡什·拉瓦尔（Akash Raval）| 哈里·帕特尔（Harry Patel）| 奥姆普拉卡什·K·马哈德瓦德（Omprakash K. Mahadwad）| 比斯瓦迪普·帕尔（Biswadeep Pal）
印度安克莱什瓦尔（Ankleshwar）393135，施罗夫S.R.旋转化学技术学院（Shroff S.R. Rotary Institute of Chemical Technology）化学工程系
摘要
包括纺织、制药和造纸在内的多个化学工业会产生有害污染物，这些污染物对水产养殖构成了严重威胁，而且这种威胁每天都在加剧。纺织工业中广泛使用聚合物、反应性和合成染料，导致有害工业废水的排放，对海洋生物产生负面影响。为了应对工业废水带来的挑战，全球已经开发出了许多催化剂。本研究重点使用正钛酸锌（Zn?TiO?）这种新型催化剂，对亚甲蓝染料的太阳能光催化降解进行了全面研究。正钛酸锌（Zn?TiO?）粉末是通过固态反应方法合成的。通过X射线衍射分析（XRD）对其相纯度进行了表征，利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和动态光散射（DLS）研究了其粒度和形态，同时使用布鲁纳-埃梅特-泰勒（BET）方法测定了其表面积。X射线衍射图谱显示正钛酸锌（Zn?TiO?）中含有尖晶石相。研究结果表明，在80分钟内亚甲蓝染料的降解效率最高可达98%。这表明正钛酸锌（Zn?TiO?）催化剂适用于染料废水的光催化处理。
引言
水是地球上所有生物的基本需求。然而，快速工业化和人口增长所带来的影响正在导致我们的生态系统受到污染，尤其是在土壤和水中。在各种环境污染物中，人造有机物如染料、农用化学品和药品带来了重大挑战。特别是纺织染料和工业染料，是一类对环境构成日益严重威胁的化合物。因此，解决这些染料的降解问题成为应对相关挑战的关键。虽然存在多种废水处理技术，如吸附、超滤、反渗透和化学剂混凝等，但这些方法的共同问题是它们倾向于将有机污染物转移到另一个相中，从而产生二次污染物（N Lotha等人，2024年）。
分离方法的选择很大程度上取决于染料的特性、处理成本以及废物的组成。不同的分离技术，如吸附（Bai等人，2024年；Asayesh-Ardakani等人，2024年；Sun等人，2025年；Modi等人，2023年）、生物修复（Sarkar等人，2025年；Sharma等人，2024年）、超声波和电化学降解（Sahmi等人，2024年；Arularasu等人，2024年；Ren等人，2021年）、电芬顿（Zhang等人，2024年；Jiad和Abbar，2024年；Teymori等人，2020年）、离子交换（Jalloul等人，2024年；Cao等人，2024年；Joseph等人，2020年）、乳液液膜（Khan等人，2024年；Mendil等人，2024年；Raval等人，2022年）、绿色乳液液膜（Khan等人，2024年；Moneer等人，2024年；Othman等人，2019年）都存在一些缺点。一些先进的氧化技术，如芬顿过程、光芬顿过程、光催化等已被开发出来，在所有这些废水处理方法中，光催化被认为是最佳方法。该方法被用于废水中的多种污染物降解、氢气生产、二氧化碳捕获和还原以及抗菌活性（Khan等人，2025年；Balakrishnan等人，2024年）。与传统的高级氧化过程（AOPs）相比，复合技术表现出更优越的特性，包括加速的降解动力学、快速的氧化速率、更短的质量传递操作时间以及更清洁和简单的方法（Yang等人，2025年；Wu等人，2025年；Liu等人，2020年）。
亚甲蓝是纺织工业中消耗量最大的染料之一。它用于丝绸、羊毛、纸张和棉花的着色（Dokpikul等人，2024年；Oladoye等人，2022年）。亚甲蓝属于噻嗪类染料，分子式为C??H??N?ClS，具有很高的水溶性。它主要被用于人类和兽医药物的诊断和治疗过程中（Chamjangali等人，2025年）。
然而，它也是一种造成严重污染的染料。纺织工业向自然水源中排放大量亚甲蓝染料，对人类和微生物构成严重威胁。亚甲蓝对人体和水生生物有害，因为它含有某些致癌和致突变成分（Li等人，2023年）。此外，它是一种不可生物降解的染料，因此会在水中造成大量污染。因此，在将其排放到水体之前处理含有亚甲蓝的废水非常重要（Khan等人，2022年）。亚甲蓝的分子结构如图1所示。
在本研究中，作者利用尖晶石正钛酸锌（Zn?TiO?）对亚甲蓝染料的光催化降解进行了研究。合成的光催化剂通过XRD、FE-SEM、DLS和BET方法进行了表征，并计算了降解动力学常数。研究过程中还进行了回收实验。
材料
在本研究中，亚甲蓝（Methylene Blue）作为模型污染物使用，其分子式为C??H??N?ClS，纯度≥90%。亚甲蓝染料从印度塔内（Thane）的HiMedia公司购买。正钛酸锌的合成使用了高纯度前体，具体为Sigma Aldrich公司的TiO?（纯度99.99%）和Molychem公司的ZnO（纯度99.99%）。异丙醇（IPA）由印度ACS Chemicals公司提供，纯度为99.5%，用作过程控制剂（PCA）。
正钛酸锌的表征
为了分析粉末中的稳定相以及确定未反应粉末或杂质的存在，进行了粉末X射线衍射分析（XRD）。XRD测试使用了德国Bruker公司的X射线衍射系统（型号：Discover 8），使用CuKα射线（λ = 1.5406 ?）。样品在Bragg-Brentano模式下以功率模式进行分析。2θ的扫描范围设定为20°至100°，扫描速度为0.5°/s，扫描率为0.01°/s。
结论
在本研究中，通过固态反应技术合成了Zn?TiO?颗粒。通过XRD、FE-SEM、BET和DLS表征确定了相的形成和颗粒大小。XRD分析发现Zn?TiO?颗粒中含有尖晶石相，而FE-SEM显示平均颗粒大小为363.8 nm。DLS测量结果表明平均颗粒大小为777 nm。为了评估其光催化活性，对Zn?TiO?进行了……
CRediT作者贡献声明
哈里·帕特尔（Harry Patel）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源准备、方法论设计、数据分析。
比斯瓦迪普·帕尔（Biswadeep Pal）：撰写 – 审稿与编辑、项目监督、方法论设计、实验研究。
阿卡什·拉瓦尔（Akash Raval）：实验研究、初稿撰写。
奥姆普拉卡什·K·马哈德瓦德（Omprakash K. Mahadwad）：项目监督、审稿与编辑
未引用的参考文献
Othman等人，2018年；Saravanan等人，2017年；Teymori等人，2019年。
参与同意
本研究未涉及人类参与者，因此不需要参与同意。
出版同意
本研究未涉及需要参与者同意才能发表的数据。
伦理批准
本研究未涉及人类参与者或动物，因此不需要伦理批准。
利益冲突
作者声明没有利益冲突
数据和材料的可用性
本研究的数据集可应合理要求提供
资助
本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
