磁性SiO2/Fe3O4@MXene纳米纤维膜：可重复去除工业废水中阿霉素及有机染料的多功能平台

本文报道了一种通过静电纺丝技术制备的磁性SiO2/Fe3O4@MXene/聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜。该材料具有高比表面积（212.5 m2 g−1）、优异的热稳定性及磁分离特性，可实现阿霉素（DOX）和亚甲基蓝（MB）的高效快速吸附（20分钟内去除率85–90%）及循环使用（5次后效率>90%），并通过细胞毒性实验验证了其有效解毒能力，为工业废水处理提供了高性能可重复使用的解决方案。

亮点

样品结构分析

通过X射线衍射（XRD）并结合Rietveld精修对纳米纤维膜的结构组成进行了分析，结果展示在图2a中。精修结果显示实验图谱与计算图谱高度吻合，具有较低的残差χ² = 2.8，证实了拟合的可靠性。精修后的图谱确认了Fe₃O₄、SiO₂和Ti₃C₂ MXene三种晶相共存，且未出现次级相或杂质峰。

亚甲基蓝（MB）的光降解

紫外-可见吸收光谱揭示了不同纳米纤维组成在亚甲基蓝（MB）降解动力学上的显著差异，如图7所示。对照MB溶液在664 nm处显示出特征吸收峰（图7a），而SiO₂/Fe₃O₄/MXene/PAN杂化膜（在相同pH下，负载量为1.0 mg/10 mL）在短短20分钟内即可实现85–90%的MB降解，这通过664 nm处吸光强度的快速降低得以证明。与单独组分相比，这种降解效果的显著增强归因于MXene、SiO₂和Fe₃O₄纳米颗粒在PAN基质内的协同作用，促进了有效的电荷分离和活性氧物种的生成。

结论

本研究成功制备了多功能SiO₂/Fe₃O₄@MXene/PAN纳米纤维膜，其在废水修复方面表现出卓越性能。该膜具有212.5 m² g⁻¹的高比表面积，在800 °C下仍能保持40–60%质量的强热稳定性，并且EIS证实了MXene与SiO₂/Fe₃O₄之间的电荷转移平衡。吸附研究表明，其能快速高效地去除污染物，在20分钟内实现85–90%的亚甲基蓝去除率，并在中性pH条件下对阿霉素的去除率超过90%，遵循准一级动力学模型（R² > 0.98）。磁性分离特性使得膜材料易于回收，在五次循环后仍能保持超过90%的效率。此外，对HT144黑色素瘤细胞进行的SRB分析证实，降解后的DOX和MB溶液仅表现出可忽略的细胞毒性，验证了其有效的解毒功能。总之，SiO₂/Fe₃O₄@Ti₃C₂/PAN膜代表了一种耐用、可重复使用且高性能的材料，可用于同时去除和解毒工业废水中的药物和染料污染物。