GO/MX-Fe2+复合材料的类芬顿催化降解染料性能与机制研究：高效水处理新策略

针对染料废水难降解、传统芬顿法存在铁泥污染和pH适用范围窄等问题，新乡医学院医学工程学院团队开发了Fe2+修饰的GO/MXenes复合材料。该材料兼具类芬顿催化与吸附双重功能，在宽pH范围(酸性至弱碱性)实现95%亚甲基蓝(MB)1小时降解率，且几乎不产生铁泥副产物，为环境修复提供了高效可持续的新方案。

　　

随着纺织、制药等行业的快速发展，染料废水已成为威胁生态环境的"彩色杀手"。这些废水不仅色度高、成分复杂，更含有难降解有机物和重金属，传统生物处理对其束手无策。虽然芬顿技术能通过Fe²⁺/H₂O₂体系产生强氧化性的羟基自由基(·OH)，但存在铁泥二次污染、需强酸性环境等致命缺陷。如何开发高效广谱且环境友好的水处理技术，成为摆在科学家面前的重大挑战。

新乡医学院医学工程学院Wenshuai Jiang团队在《Journal of Water Process Engineering》发表的研究给出了创新解决方案。研究人员巧妙地将石墨烯氧化物(GO)与MXenes二维材料复合，通过水热法构建了Fe²⁺修饰的三维凝胶结构(GO/MX-Fe²⁺)。该材料突破性地实现了污染物降解与重金属吸附的协同处理，在pH3-9范围内对亚甲基蓝(MB)的1小时去除率超过95%，且几乎不产生铁泥副产物。

研究采用SEM-EDS联用技术解析材料形貌与元素分布，通过FTIR和XPS揭示Fe-O-C键等关键化学结构。实验系统考察了MB初始浓度、H₂O₂投加量、pH值、Fe²⁺负载量等参数影响，证实Fe²⁺主要来源于水热合成的交联过程而非物理吸附。特别值得注意的是，材料对甲基橙(MO)、罗丹明B(RhB)等多种染料均展现广谱降解能力，且经过5次循环后仍保持90%以上活性。

在作用机制方面，研究揭示了GO的π-π共轭体系促进电子转移，MXenes的Ti-O-C共价键增强结构稳定性，而Fe²⁺的精准调控既保证·OH生成速率又抑制铁泥形成。这种"三位一体"的设计使复合材料在降解效率、pH适应性和循环稳定性方面显著优于传统芬顿催化剂。

该研究的突破性在于：首次证实GO/MX-Fe²⁺复合材料可通过离子交联稳定Fe²⁺活性位点；创建了兼具催化-吸附双功能的废水处理新体系；提出的"铁离子剂量控制"策略为解决铁泥难题提供了新思路。这些发现不仅为染料废水处理提供了新型高效材料，其设计理念对开发其他环境功能材料也具有重要启示意义。正如作者指出，这种制备简单、性能优异且环境友好的复合材料，有望成为工业废水深度处理的"绿色武器"。