复合水凝胶薄膜（Composite Hydrogel Films, CHFs）是一种多功能材料，以其出色的吸水性和保水能力而著称，适用于广泛的环境应用。本研究开发了一种结合羧甲基纤维素（CMC）、海藻酸钠（SA）、瓜尔胶（GG）以及氧化锌（ZnO）纳米颗粒的CHFs。合成的CMC–SA–GG/ZnO复合水凝胶薄膜通过原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）进行表征，结果确认了ZnO纳米颗粒成功嵌入到生物聚合物基质中。这些CHFs表现出卓越的吸水能力（约30分钟内吸水率可达1100%）、高生物降解性（6天内降解率达98%）以及显著的机械稳定性。其效果在模拟工业排放的反应性纺织染料废水中得到评估，包括反应性黄、反应性红和反应性蓝染料。在聚焦太阳能照射（240分钟）下，CHFs实现了高达94%至96%的降解效率，这得益于其强大的吸附能力和光催化活性。此外，基于自由基清除实验提出了一种可能的光催化降解机制，表明O₂•⁻和•OH是高效降解的关键活性物质。高分辨率质谱（HR-MS）分析揭示了母体染料结构分解为低分子量中间产物和最终产物，表明有效的偶氮键和蒽醌基团的断裂。废水处理后的分析显示水质参数显著改善，尤其是化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）的减少，表明其在家庭应用中的潜在再利用价值。这些结果突显了CMC–SA–GG/ZnO复合水凝胶薄膜在实现联合国可持续发展目标（SDGs）中的重要性，特别是SDG 6（清洁水和卫生）和SDG 12（负责任的消费和生产）。
纺织业虽然在经济上至关重要，但也被认为是全球水污染的主要来源之一，因其排放未经处理的染料废水。这些废水不仅破坏水质，还对生态系统和人类健康构成严重威胁。染料污染的主要来源是反应性染料在染色天然纤维（如棉花、人造丝和亚麻）过程中的大量使用。反应性染料因其鲜艳的颜色、耐久性和与纤维形成共价键的能力而受到青睐，但它们的广泛使用导致大量未固定的染料被洗脱进入废水，造成严重的污染问题。许多染料具有高度毒性、致癌性和致突变性，未经处理的染料废水排放到水体中会降低水中氧气含量，使水体不适合水生生物和人类饮用。因此，寻找高效、环保的染料废水处理方法具有重要意义。
尽管已有多种物理、化学和生物方法用于纺织染料废水的处理，但近年来的研究更多地关注于将光催化材料与可生物降解的水凝胶复合材料结合使用，因为这些材料在染料吸附和降解方面展现出良好的效果，从而对多个联合国可持续发展目标产生积极影响。水凝胶是一种三维的亲水性聚合物网络，能够吸收并保持大量水分或生物液体。水凝胶的高水分含量和多孔结构赋予其柔韧性和生物相容性，使其与天然组织非常相似。这种相似性使其在生物医学领域得到广泛应用，包括药物输送、伤口愈合和组织工程等。此外，水凝胶还可以根据pH值、温度和离子强度等刺激进行定制化设计。水凝胶可以由天然（如淀粉、纤维素、海藻酸钠、壳聚糖）或合成（如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇）聚合物或其组合制成。交联技术可以调节其性能，以满足不同应用需求。天然聚合物基水凝胶尤其因其可生物降解性、安全性和环保性而受到重视。其中，CMC、SA和GG因其可生物降解性、无毒性和环境友好性，成为可持续水凝胶开发的理想材料。
CMC是一种亲水性、无毒且生物相容的纤维素衍生物，广泛用于其稳定、增稠、悬浮和成膜的能力。其结构包含通过β-(1,4)-糖苷键连接的D-葡萄糖单元，并带有羧甲基取代基，赋予其高亲水性、膨胀能力和柔韧性，使其成为水凝胶形成和应用的理想材料。SA是另一种亲水性、无毒的天然聚合物，由β-(1-4)连接的D-甘露糖酸和α-(1-4)连接的L-葡萄糖酸单元组成。SA可以增强水凝胶系统的结构完整性和生物相容性，广泛用于食品工业中的成膜、封装和保存。然而，其天然形式的机械强度较低，可通过与其他聚合物或纳米材料混合来提高。GG是一种非离子型、亲水性的天然多糖，来源于Cyamopsis tetragonolobus种子。它具有β-D-甘露糖吡喃糖骨架和α-D-半乳糖吡喃糖侧链的结构，因其在低浓度下仍具有高粘度而被多个行业重视，包括增稠和稳定功能。然而，其快速水化和微生物易降解性需要与其他聚合物混合以提高其功能稳定性。
为了实现生物聚合物在环境修复中的实际应用，它们通常与半导体材料结合，以增强其功能性能，如在太阳能或紫外线照射下提供光催化活性、结构稳定性和可重复使用性。在用于环境修复的各种半导体材料中，氧化锌（ZnO）因其宽禁带隙（3.10–3.37 eV）、高光敏性、大表面积和在紫外和太阳能照射下的强氧化性而受到广泛关注。这些特性使ZnO在有机污染物（包括纺织染料）的光催化降解中表现出色。将ZnO整合到生物聚合物基质中可以克服其局限性，如纳米颗粒聚集、水中的稳定性差和光生电子-空穴对的快速复合，从而提高其催化效率。
近年来，研究越来越多地集中在可生物降解的水凝胶复合材料上，这些材料结合了染料吸附和光催化降解功能。例如，一种由PAM接枝PVA交联MBAA制成的超级吸水水凝胶表现出6400%的吸水性，并能有效去除甲基蓝、结晶紫和 Congo Red 等染料。当这种水凝胶被 ZnO 包覆的二氧化硅功能化时，其在紫外线下16小时内实现了90%的吸附染料降解。另一项研究报道了一种通过绿色溶胶-凝胶方法合成的淀粉基水凝胶，其负载ZnO后能够有效去除甲基蓝。还有一项研究开发了一种壳聚糖-明胶-ZnO纳米复合水凝胶，其通过接枝聚合在可见光下对Congo Red的降解率达到90.8%。一种结合ZnO与壳聚糖-氧化石墨烯基质的多功能水凝胶在可见光照射下进一步显示出对多种染料的增强降解效果，突显了此类系统在可持续水处理中的潜力。
传统的废水处理方法，如混凝-絮凝、活性炭吸附和生物氧化，由于高运营成本、二次污泥生成和对稳定染料结构的低效性而存在局限。近年来，使用光催化剂如二氧化钛（TiO₂）、ZnO、氧化铁（Fe₂O₃）和混合纳米复合材料的高级氧化工艺（AOPs）在光照射下对持久性有机污染物显示出良好的效果。同时，开发基于生物聚合物的水凝胶和纳米材料集成的系统已成为去除污染物的可持续平台，具有可重复使用性、环境兼容性和增强的染料亲和力。尽管取得了进展，许多报道的系统要么缺乏可重复使用性，要么未能确保环保设计。
在此背景下，本研究专注于开发由天然聚合物（CMC、SA和GG）表面负载ZnO纳米颗粒的复合水凝胶薄膜（CHFs）。与传统的粉末系统不同，CHFs通过易于处理、回收和重复使用提供了更高的实用性。本研究旨在优化CHF的组成，以实现对反应性纺织染料的高效太阳能响应降解。通过利用生物聚合物与ZnO之间的协同作用，研究推动了可持续废水处理方法的发展，符合联合国可持续发展目标（SDGs）6（清洁水和卫生）和12（负责任的消费和生产）。
为了制备CMC-SA-GG/ZnO分散体系，将CMC、SA和GG按不同比例混合，随后加入ZnO纳米颗粒。CMC作为亲水性聚meric骨架，提供了成膜能力和水凝胶网络的机械强度。SA作为可交联的天然聚合物，有助于形成胶体和增强水凝胶薄膜的结构稳定性。GG的加入增强了水凝胶基质的粘度和弹性，提高了网络的膨胀能力和染料吸附能力。ZnO作为光催化活性成分，在太阳能照射下驱动染料分子的降解。不同比例的聚合物如1:1:1、1:2:2、2:1:2、1:2:3、1:3:2、2:3:1、3:2:1、3:1:2（CMC:SA:GG，按重量比）被制备以评估不同聚合物对分散特性的影响。ZnO纳米颗粒（0.1克）被单独分散在10毫升去离子水中，并通过超声波处理30分钟以防止聚集。ZnO悬浮液随后被逐渐加入聚合物混合物中，在持续搅拌下确保均匀分布。最终分散体系中ZnO的浓度根据所需配方在0.1%至0.5%（w/v）范围内变化。制备的分散体系搅拌2小时并超声波处理30分钟以增强纳米颗粒的分散。制备的CMC-SA-GG/ZnO分散体系可在常温（25°C）下储存最多2天，但为了长期储存，应将其置于冷藏条件（4±1°C）下以防止微生物污染和生物聚合物的降解。为了确保稳定性，分散体系应储存在密闭、防光容器中，以减少空气、水分和光照的暴露。
水凝胶薄膜的制备通过将CMC–SA–GG/ZnO复合分散体系浇铸在清洁的培养皿或硅胶模具上进行。采用优化的聚合物比例CMC:SA:GG:ZnO为3:2:1:1，确保了机械完整性、光催化反应性和稳定性之间的平衡，使其适合实际应用。制备过程中，CMC、SA和GG在去离子水中溶解，并在常温下持续搅拌。为了确保生物聚合物基质的稳定性，混合物的pH值被维持在约6.5–7.0。对于交联，采用3%（w/v）的氯化钙（CaCl₂）溶液进行离子交联，通过钙离子桥接SA组分，采用蛋盒模型。薄膜首先在室温下浇铸和固化24小时，随后在CaCl₂溶液中浸泡30分钟进行二次交联，最后在室温下空气干燥。CaCl₂的存在通过与SA的羧酸盐基团形成离子键，有助于形成稳定的三维水凝胶网络，从而增强薄膜的完整性。干燥后，薄膜被小心剥离并置于室温下进行后续表征。
水凝胶薄膜的表面形貌通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）进行研究。AFM图像显示，未加入ZnO的薄膜具有相对光滑和均匀的表面，表明良好的聚合物基质。而加入ZnO的薄膜表面粗糙度增加，这是由于ZnO的加入增加了表面面积和功能特性。三维地形图像显示出复杂的、山丘状的表面形貌，表明ZnO纳米颗粒的加入改变了薄膜的表面结构。SEM图像进一步揭示了CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜的表面修饰，与能量色散X射线光谱（EDS）分析相结合，EDS用于确定材料的元素组成。未加入ZnO的薄膜的元素组成与天然聚合物基质一致，其中碳（C）含量为45.72 wt%，来源于CMC、SA和GG的有机主链；氧（O）含量为35.70 wt%，对应于CMC、SA和GG中的羟基、羧酸基团和醚基团；钠（Na）含量为18.58 wt%，来源于CMC和SA的钠盐形式。而加入ZnO的薄膜显示出显著的元素组成变化，其中碳（C）含量为45.47 wt%，氧（O）含量为35.68 wt%，钠（Na）含量为15.23 wt%，并且检测到锌（Zn）含量为3.62 wt%，确认了ZnO纳米颗粒在复合薄膜中的存在和分布。EDS分析显示，ZnO的加入显著改变了薄膜的表面形貌和元素组成，这表明其成功嵌入到水凝胶基质中。
FT-IR光谱分析显示，未加入ZnO的CMC-SA-GG水凝胶薄膜和加入ZnO的薄膜在3300 cm⁻¹附近的宽峰（–OH伸缩）、1590 cm⁻¹处的C=O伸缩峰（来自羧酸盐基团）和1015 cm⁻¹处的C–O–C伸缩峰（来自糖苷键）均存在。未加入ZnO的薄膜保留了SA、CMC和GG的特征峰，且无明显位移，表明其稳定的聚合物基质。而加入ZnO的薄膜在511和670 cm⁻¹处出现了新的峰，对应于Zn–O的伸缩振动，表明了薄膜表面被ZnO修饰。这些结果进一步支持了ZnO在水凝胶基质中的成功整合。
XRD分析用于研究CMC-SA-GG水凝胶薄膜在无ZnO和有ZnO情况下的结晶性和结构特征。XRD图谱显示，CMC、SA和GG分别表现出主要的非晶态或半结晶态结构。CMC的XRD图谱显示在2θ ≈ 20°-22°处有一个宽峰，这与羧甲基化纤维素的无序区域有关。SA的XRD图谱在2θ ≈ 13.7°和21.34°处显示两个宽峰，表明其半结晶态的甘露糖酸和葡萄糖酸单元的排列。GG的XRD图谱在2θ ≈ 18°和22°处显示一个宽峰，表明其基于半乳甘露聚糖的天然胶的非晶态性质。ZnO的XRD图谱显示出明显的特征峰，对应于六方纤锌矿晶体结构，这表明ZnO纳米颗粒的结晶性。加入ZnO的CMC-SA-GG水凝胶薄膜的XRD图谱保留了这些特征峰，确认了ZnO纳米颗粒的成功整合。未加入ZnO的CMC-SA-GG薄膜在2θ ≈ 20°和40°处显示一个宽峰和一个小的、强度较低的峰，表明其非晶态的聚合物基质。通过Scherrer方程计算ZnO在薄膜表面的平均晶粒尺寸，结果显示纳米颗粒保持了其晶体结构，尽管由于与聚合物的相互作用而略有变化。ZnO在水凝胶基质中的平均晶粒尺寸计算为37.60 nm。
CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜表现出显著的吸水能力，这是其在水净化、生物医学敷料或可控释放系统等应用中的关键参数。其高度多孔和亲水的聚合物网络使其能够高效吸收和保留水分。吸水能力通过将预先称重和干燥的CHF样品浸入去离子水中特定时间间隔来测定。在达到膨胀平衡后，将薄膜取出，轻轻擦拭去除表面水分，并再次称重。结果显示，CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜在30分钟内吸水能力达到1100 ± 8.66%，表明其高效的水分吸收和膨胀能力。通过氢键相互作用的示意图进一步支持了这一特性。薄膜的多孔微观结构进一步增强了其吸水和保水能力。此外，ZnO纳米颗粒的加入改变了吸水行为。在最佳浓度下，ZnO不会显著抑制吸水能力，甚至在某些情况下会增加孔隙率和亲水性。然而，在较高的ZnO负载下，吸水能力略有下降，可能是由于结构更密或部分水通道被阻塞。总体而言，CHFs表现出出色的吸水性能，使其适用于需要可控扩散或与水环境相互作用的应用。
研究还对反应性纺织染料（RY、RR和RB）及其混合溶液的吸收光谱进行了分析。RY在420 nm处表现出一个宽峰，这与偶氮基团（–N=N–）的n → π跃迁有关，并与芳香系统共轭。RR是红色偶氮染料，在510-540 nm处显示出强吸收，对应于染料的红色。RB是乙烯磺酸蒽醌染料，在620-670 nm处表现出强吸收，这与碳基和氨基功能团的广泛π-共轭有关。在混合后的模型染料废水中，三种染料没有显著重叠，保留了各自的特征峰。这种光谱分离使得在多组分混合物中可以同时检测和监测各染料的降解。
研究还探讨了pH值对模型反应性纺织染料废水降解效率的影响。反应介质的pH值对光催化降解效率具有关键作用。在pH值为3、5、9和11的条件下进行的降解实验显示了pH值对降解的明显依赖性。在酸性条件（pH 3和5）下，降解效率相对较高，而在碱性条件（pH 9和11）下则较低。酸性pH值下降解效率的提高可能归因于表面电荷相互作用。在较低pH值下，ZnO负载的CMC–SA–GG水凝胶薄膜表面带正电荷，促进对带负电荷的染料分子（主要是磺酸化的阴离子染料）的静电吸引，从而增强吸附和随后的降解。相比之下，在碱性pH值下，ZnO表面的负电荷与阴离子染料之间的排斥作用，以及光生电子-空穴对的增加重组，导致降解速率下降。为了评估实际应用效果，还进行了在未处理（自然）pH条件下的额外研究。有趣的是，自然pH下的降解百分比与pH 3下的百分比相似，表明该系统无需pH调节即可有效运行，这对实际废水处理应用具有优势。
研究还探讨了CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜剂量对染料吸附和太阳能响应降解的影响。水凝胶薄膜的剂量在确定染料去除效率方面起着关键作用。在本研究中，使用了不同剂量的CHFs（0.01克至0.05克）来研究其对模型染料废水的影响。吸附效率通过测量染料浓度在接触CHFs前后的变化来评估。发现最佳剂量为0.03克，因此将此剂量固定用于进一步研究。在较低剂量下，由于可吸附表面有限，吸附能力较低。然而，随着剂量的增加，更多的染料分子被吸附，这可以归因于更大的可吸附表面和更多活性位点，导致废水中的染料浓度显著降低。这一趋势持续到可吸附位点饱和为止。太阳能响应降解进行了约240分钟，结果显示，当剂量增加到0.03克时，染料去除效率（达到96%）随着剂量的增加而呈比例上升。剂量进一步增加至0.03克以上后，效率下降（85%），这可能是由于颗粒聚集或光散射效应，减少了光催化活性。因此，0.03克被确定为最佳剂量，平衡了足够的活性位点暴露、均匀分散和最小的光穿透干扰，从而实现最大染料降解效率。
研究还探讨了太阳能响应降解的反应动力学。制备了50 ppm的模型染料废水，并在250毫升烧杯中引入0.03克CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜。系统在30分钟内静置以允许染料分子吸附到薄膜上。随后，废水被置于太阳能集中器下进行聚焦太阳能响应降解。降解动力学通过使用紫外-可见分光光度计在每10分钟的时间间隔内测量吸光度来监测。染料去除/降解百分比通过公式计算得出。紫外-可见吸收光谱显示，吸光度随时间系统性下降，表明模型染料废水中的染料分子被CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜有效去除。初始曲线显示初始吸光度光谱，其中RY（420 nm，黄色箭头）、RR（510 & 540 nm，红色箭头）和RB（620 & 670 nm，蓝色箭头）的特征峰清晰可见。随着接触时间的变化，特征波长处的吸光度持续减少，表明染料分子在CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜表面被有效去除。优化的ZnO薄膜在240分钟内实现了更高的降解效率，而未加入ZnO的对照薄膜则表现出较低的稳定性，并在几分钟内分解。这些发现证实了各组分的多功能性以及优化的CHF配方的有效性。
研究还探讨了染料去除的伪一级动力学。多种动力学模型被用于分析染料去除和降解，其中最常见的是伪一级动力学模型。该模型假设降解速率与染料浓度成正比。由于吸光度与浓度成正比，伪一级动力学方程通过公式表达。在太阳能响应降解过程中，通过公式计算得出的降解速率常数和半衰期为重要参数。研究还通过公式计算了染料降解的半衰期，进一步支持了动力学分析。
通过Zeta电位分析，研究了未经处理和处理后的模型染料废水的表面电荷和胶体稳定性。未经处理的染料混合物的初始Zeta电位为-9.24 mV，表明其具有适度的胶体稳定性，由于反应性染料（RY、RR和RB）中的磺酸基团（–SO₃⁻）而带有净负电荷。在保持pH不变的条件下，经过120分钟的太阳能照射后，Zeta电位增加到-5.71 mV，表明表面电荷的显著减少。这种变化表明了阴离子染料基团的损失和低电荷降解产物的形成，减少了静电稳定性和表明了废水的逐步脱毒。不同pH条件下的CHFs分析显示了表面电荷与降解效率之间的强相关性：在pH 3下，CHF系统的Zeta电位为-0.857 mV（Zeta电位分布图中未显示明显峰值），表明表面几乎中性。这一接近零的值表明了最小的静电排斥，归因于染料分子与光催化位点之间的增强相互作用。这表明系统已达到降解的高级阶段，几乎不再有胶体颗粒留下以产生有意义的信号。这一观察与最大降解效率一致。在pH 11下，Zeta电位进一步负向移动到约-11.93 mV，增加了CHF表面与阴离子染料分子之间的静电排斥，阻碍了吸附并降低了光催化效率。这些观察证实了酸性条件，尤其是pH 3，对于太阳能辅助降解是最优的，因为其有利于表面电荷相互作用并减少了静电障碍。总体而言，这些结果证实了CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜不仅在实现染料降解方面有效，还在调节表面电荷和减少处理后废水的毒性方面有效，使其成为环境修复的有前景的替代材料。
HR-MS分析揭示了在太阳能响应降解过程中反应性染料的降解路径。未经处理的模型染料废水HR-MS光谱显示了多个高强度峰，包括m/z值为801.5、739.6、661.5、685.4、482.3、394.1、312.2和基峰m/z 242.3，表明了完整染料分子和稳定的芳香中间产物的存在。随着太阳能照射时间的增加，母体染料峰逐渐减少，伴随低m/z碎片（如m/z 198.2、157.3）的出现，表明了染料的逐步分解。在120分钟时，染料分子的进一步裂解变得明显，高分子量离子的信号减弱，小分子、含氧的产物增加，表明了活性氧化降解的发生。在240分钟照射后，HR-MS光谱显示出显著简化，原染料峰几乎完全消失。只有少数m/z < 150的碎片残留，表明了染料结构的矿化和成功分解。
与之前报道的系统相比，本研究的优势在于其完全可生物降解的材料（CMC、SA和GG）和太阳能响应降解方法。许多先前研究依赖于基于紫外的系统、有毒的光催化剂或高能耗过程。通过利用太阳能作为能量来源，该系统无需外部电力输入或人工紫外光源，显著降低了运营成本和环境影响。嵌入的ZnO纳米颗粒作为活性光催化剂，在阳光下产生ROS以驱动偶氮和蒽醌染料的降解。CMC–SA–GG/ZnO水凝胶薄膜不仅在自然阳光下表现出高降解效率，还提供了可重复使用性、低成本和易于规模化生产。该制备过程涉及简单的水性混合、常温浇铸和温和的交联条件，使其高度适应工业规模化生产。将绿色材料与太阳能响应组件结合，为处理染料污染的工业废水提供了一个清洁、经济可行、可扩展和可持续的水净化技术平台。未来的研究可以集中在优化孔隙率、膨胀性和表面电荷，以针对其他污染物，并扩展CHFs在生物医学（如伤口愈合、药物输送等）和工业领域（如食品工业、制药工业等）的应用，从而提高其商业价值。
此外，研究还探讨了CMC-SA-GG/ZnO水凝胶薄膜的生物降解性。生物降解性是决定其环境兼容性和可持续应用潜力的关键特性。由CMC、SA、GG和ZnO组成的CHFs表现出优异的生物降解性，这得益于其多糖主链的天然可降解性。通过土壤埋藏实验（图24），CHF样品在可控的温度和湿度条件下被埋藏。通过定期监测其结构完整性和重量损失，发现CHF在第六天的重量损失约为98%。质量的逐渐减少和薄膜的增加碎裂表明其在土壤中能够降解。该研究展示了制备的CMC-SA-GG/ZnO生物降解水凝胶薄膜作为环境修复的环保材料的潜力。其快速降解和无毒组成使其成为传统合成材料的有前景的替代品，支持绿色技术和废弃物减少的倡议。
本研究在多个方面对联合国可持续发展目标（SDGs）作出了贡献，特别是在SDG 6（清洁水和卫生）和SDG 12（负责任的消费和生产）方面。通过高效去除染料污染，该系统有助于改善水质，为可持续的水循环和再利用提供支持。此外，其使用可再生资源和太阳能作为能量来源，符合SDG 7（可负担和清洁能源）和SDG 12（负责任的消费和生产）的目标。该系统的可重复使用性和低成本也支持了SDG 8（体面工作）和SDG 9（工业、创新和基础设施）的实现。通过减少化学物质的使用和废物的产生，该系统还对SDG 12（负责任的消费和生产）和SDG 13（气候行动）有积极影响。这些贡献表明，该研究不仅在环境修复方面具有实际应用价值，还对全球可持续发展目标的实现提供了科学支持。
总之，本研究成功开发了一种由CMC、SA、GG和ZnO组成的天然来源的复合水凝胶薄膜（CHFs），为染料废水处理提供了一种可持续和有效的解决方案。优化的CHF组成（CMC:SA:GG = 3:2:1，含ZnO）形成了一个稳健的基质，表现出可调节的物理和降解特性，适用于反应性染料污染物的降解。主要发现包括：高效的太阳能响应降解在240分钟内实现了94%至96%的模型反应性纺织染料废水降解；降解机制表明O₂•⁻和•OH是主要的活性物质，而电子（e⁻）在降解中起关键作用，而空穴（h⁺）贡献较小；CHFs在5次重复使用循环后仍保持超过85%的降解效率，表明其良好的再生能力和长期使用性；处理后废水的水质参数显著改善，特别是TOC、COD和BOD的减少，表明其在家庭用途中的潜在再利用价值。因此，本研究展示了将绿色材料与太阳能响应组件结合以实现环保、经济可行、可扩展和可持续水净化技术的可行性。未来的研究可以集中在优化孔隙率、膨胀性和表面电荷，以针对其他污染物，并扩展CHFs在生物医学和工业领域的应用，从而提高其商业价值。
