草酸交联的海藻酸钠@Ag₃PO₄水凝胶膜对高盐染料的光催化降解

Oxalic acid crosslinked sodium alginate@Ag₃PO₄hydrogel membrane and its photocatalytic degradation for high salt dyes

摘要

半导体光催化材料因其绿色及低能耗等优势，在环保领域有重要的应用前景。Ag₃PO₄以优异的光响应利用率和良好的催化性能引起了人们的广泛关注。然而，Ag₃PO₄纳米粒子易团聚，且难以回收，不利于实际应用。本文用沉淀法合成Ag₃PO₄纳米粒子，以海藻酸钠（NaAlg）作为载体，将Ag₃PO₄分散到NaAlg水溶液中得到铸膜液，以草酸（OA）作为交联剂，制备了OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜，并对该膜进行了结构和性能表征。在10 g/L的NaCl溶液中该膜可以保持完整，而海藻酸钙膜则溶胀破裂，表明该膜具有优异的耐盐性。在紫外光照射15 min后，OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜对含10 g/L NaCl的10 mg/L甲基橙（MO）的降解率达到90%，该膜对10 mg/L的亚甲基蓝、孔雀石绿、橙黄G、苋菜红和罗丹明B均达到90%以上的降解率。OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜具有良好的抗溶胀性及耐盐性，对高盐下的多种染料具有良好的光催化降解性能，其重复使用性好且易于回收催化剂Ag₃PO₄。

Abstract

Semiconductor photocatalytic materials exhibit significant potential for application in environmental protection，attributed to their eco-friendly and energy-efficient attributes. Ag₃PO₄ has garnered considerable attention owing to its superior light responsiveness and robust catalytic properties. Nevertheless，Ag₃PO₄ nanoparticles are prone to aggregation and difficult to retrieve，thereby hampering their practical implementations. In this study，Ag₃PO₄ nanoparticles are synthesized via the precipitation method，employing sodium alginate （NaAlg） as a carrier to disperse Ag₃PO₄ into an aqueous NaAlg solution，yielding a casting solution. Utilizing oxalic acid （OA） as a crosslinking agent，OA@NaAlg@Ag₃PO₄ photocatalytic membranes are fabricated and subsequently characterized for their structural and functional properties. Notably，the membrane maintains its integrity in a 10 g/L NaCl solution，whereas the calcium alginate membrane exhibits swelling and rupture，highlighting its exceptional salt tolerance. Under UV light exposure，the OA@NaAlg@Ag₃PO₄ membrane demonstrats a degradation efficiency of 90% for a 10 mg/L methyl orange solution containing 10 g/L NaCl within 15 minutes. Furthermore，the OA@NaAlg@Ag₃PO₄ hydrogel membrane exhibits a degradation rate exceeding 90% for 10 mg/L concentrations of methylene blue，malachite green，orange G，amaranth red，and rhodamine B. In comparison to Ag₃PO₄ nanoparticles，the composite hydrogel membrane offers enhanced operability and can be regenerated by recovering Ag₃PO₄.

Graphical abstract

关键词

海藻酸盐 / 水凝胶膜 / Ag₃PO₄ / 草酸 / 光催化降解 / 高含盐染料

Key words

alginate / hydrogel membrane / Ag₃PO₄ / oxalic acid / photocatalytic degradation / high salt dye

印染行业每年都会产生大量的印染废水，如不经处理而直接排放，会对环境造成极大的危害^［1］。印染废水处理的传统方法包括生物降解法^［2］，物理吸附法^［3］以及膜分离^［4］等。但是这些方法存在着操作复杂、能耗高、经济性差、存在二次污染等缺点。光催化作为一种操作简单、成本低、无二次污染的先进技术，被认为是解决环境净化和能源再生的有效途径^［5］。半导体材料由于其独特的电子结构而被广泛地应用于光催化领域^［6］。

磷酸银（Ag₃PO₄）是一种具有强氧化能力的备受关注的光催化材料^［7］。徐秀泉等^［8］通过离子交换法和超声辅助光致还原剂法，制备出高活性的Ag₃PO₄材料，对乳酸左氧氟沙星表现出优秀的催化性能。王小燕等^［9］通过两步法合成了Ag₃PO₄粉末，在首次催化过程中对甲基橙去除率高达98%，然而，随着催化循环次数的增加，至第6次循环时，甲基橙的去除率显著下降。Luo等^［10］通过简单沉淀法制备Ag₃PO₄，以结晶紫、亚甲基蓝（MB）与甲基橙（MO）作为目标污染物。结果表明，在模拟光照条件下Ag₃PO₄对这3种污染物有很强的催化效果。Lin等^［11］通过与空心氮碳纳米管（NC）耦合制备了光催化剂Ag₃PO₄@NC，可有效去除有机污染物。但如果Ag₃PO₄产生的光致空穴不能通过与周围电解质反应或转移到其他材料上而迅速消耗掉，则会迅速氧化Ag₃PO₄，导致快速光致腐蚀和光催化性能的衰减^［12］。樊苗苗等^［13］采用共沉淀法制备Ag₃PO₄/CSs复合催化剂。这种催化剂在可见光下可高效降解苯酚。前驱体碳球（CSs）的引入增强了Ag₃PO₄对可见光的吸收，增大了Ag₃PO₄与有机污染物的接触，有效地抑制了光生电子空穴对的复合，缓解了Ag₃PO₄的光腐蚀。

纳米半导体催化剂容易发生团聚，在溶液中不易回收使用，且分散的纳米粒子容易阻隔光照，难以广泛应用。因此，设计一种光催化半导体@载体的复合催化剂显得尤为重要。海藻酸钠（NaAlg）是来源于褐藻细胞壁的天然聚阴离子多糖，凭借其丰富的资源、良好的生物相容性、低毒性、低成本及环境友好性，在工业废水处理领域得到了广泛应用^［14］。在之前的研究中，通过将TiO₂纳米粒子与NaAlg水溶液混合，利用钙离子交联制备了TiO₂/海藻酸钙复合薄膜。该复合薄膜对MO的降解率在重复使用5次后基本保持不变^［15］。但是海藻酸钙水凝胶耐盐性差，不能应用于高含盐染料的催化降解。为克服这一局限，本工作以NaAlg和Ag₃PO₄的混合水溶液为铸膜液，制备了草酸（OA）交联的OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜，并对其进行表征，研究表明了这种水凝胶膜具有良好的抗溶胀性，较高的抗盐能力，对高盐含量的多种染料都具有良好的光催化降解性能。此外，提出了一种方便、快速、环保的回收膜中Ag₃PO₄的方法，回收Ag₃PO₄制备的催化膜与初始膜具有相同的催化降解性能。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

海藻酸钠（NaAlg，纯度99%，食品级），购自青岛明月海藻集团有限公司；硝酸银（AgNO₃，分析纯），购自天津市科密欧化学试剂有限公司；十二水合磷酸钠（Na₃PO₄·12H₂O，分析纯）、碳酸钠（Na₂CO₃，分析纯）和无水乙醇（ C₂H₅OH，分析纯），购自天津市风船化学试剂科技有限公司；氯化钠（NaCl，分析纯）、甲基橙（MO，分析纯）、亚甲基蓝（MB，分析纯）、孔雀石绿（MG，分析纯）、橙黄G（OG，分析纯）、苋菜红（AR，分析纯）和罗丹明（RhB，分析纯），均购自上海市阿拉丁生化科技股份有限公司。所有溶液均使用去离子水配制。

1.2 Ag₃PO₄粉末的制备

采用沉淀法^［16］制备Ag₃PO₄粉末，取0.15 g硝酸银溶于8 mL的去离子水中，0.335 g Na₃PO₄·12H₂O溶于10 mL去离子水中，分别搅拌30 min。将Na₃PO₄·12H₂O逐滴加入AgNO₃溶液中，为了让生成的Ag₃PO₄粒径尽可能小，需要控制滴加速度。在避光的条件下4500 r/min搅拌1 h，离心45 min，取沉淀样品，用乙醇溶液冲洗3次，80 ℃烘干5 h，得到Ag₃PO₄粉末。

1.3 OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜的制备与磷酸银的回收

图1为OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜的制备、催化降解染料及回收Ag₃PO₄的流程示意图。先配置NaAlg水溶液，取1.55 g NaAlg配置3%（质量分数，下同）NaAlg水溶液。为探究Ag₃PO₄的最佳含量，使得复合膜达到最优的催化性能，配制不同Ag₃PO₄含量的水凝胶膜，Ag₃PO₄质量分别为NaAlg的0%、5%、8%、10%。将Ag₃PO₄溶解在50 mL去离子水中超声处理20 min后，加入3%的NaAlg水溶液，机械搅拌8 h后静置脱泡得到铸膜液。将铸膜液均匀地倒在干净玻璃板上，选用缠绕直径为0.5 mm铜丝的玻璃棒刮出均匀的液膜，将含液膜的玻璃板平行放入0.5 mol/L的OA水溶液中。待膜成形后，从玻璃板上揭下，将制好的膜放入0.5 mol/L的OA溶液中继续保存，光催化测试前取出，用去离子水洗去表面残留的草酸。

为回收膜中的Ag₃PO₄，将OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜用0.3 mol/L的碳酸钠水溶液浸泡溶解。将溶解后的混合溶液倒入离心管中，在4500 r/min的条件下离心45 min，离心分离后用无水乙醇洗涤沉淀物，然后放入80 ℃的烘箱中烘干5 h，得到回收的Ag₃PO₄粉末，重新制备OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜，并研究其光催化性能。

1.4 表征

1.4.1 材料表征

使用H7650型TEM在100 kV条件下观察Ag₃PO₄粉末的形貌。通过D8DISCOVER型XRD分析Ag₃PO₄粉末的结构，扫描范围设定为5°~45°，扫描速率为10 （°）/min。利用S4800型FE-SEM对Ag₃PO₄粉末和OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的形貌进行分析，利用EDAX APOLLO XL型EDS对OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的元素种类及其含量进行定性和定量分析。采用Nicolet 6700型傅里叶红外光谱仪测试NaAlg、OA@NaAlg和OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的官能团结构。使用YG-065型单纤维强度测试机测试OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的力学性能。使用DSA30 S型动态接触角测量仪测量室温下OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的水接触角，并利用Image J软件对图像进行分析。

1.4.2 溶胀性能测试

采用称重法对OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的溶胀性进行测试。测试水凝胶膜的膨胀行为前，先用刻膜器将样品复刻成Φ20 mm圆形并称重（w₀），将圆形样品浸泡于装有10 mL NaCl的样品瓶中，在不同时间取出样品，擦干样品表面并记录样品质量的变化。溶胀率R_s（%）由式（1）计算：

R_{\mathrm{s}}=(w_t-w_{\mathrm{0}})w_{\mathrm{0}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（1）

式中，w₀为水凝胶膜的初始质量，g；w_t 为在不同时间段溶胀后水凝胶膜的质量，g。

1.4.3 光催化性能测试

选择MO作为目标污染物，测试膜的光催化降解性能。首先将OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜复刻成Φ20 mm圆形，置于盛有5 mL的10 mg/L MO的烧杯中遮光吸附25 min，待吸附平衡后，将烧杯放置在紫外灯（365 nm，360000 Lex）的正下方照射，每隔5 min使用TU-1901型紫外可见分光光度计测量溶液的吸光度。为评估膜的广泛适用性，对MB、MG、OG、AR和RhB等染料进行了光催化降解测试。利用式（2）计算降解率，用式（3）计算反应速率常数k：

R=(C_{\mathrm{0}}-C_t)/C_{\mathrm{0}}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（2）

-\mathrm{l}\mathrm{n}(C_t/C_{\mathrm{0}})=kt（3）

式中：C₀为污染物初始质量浓度，mg/L；C_t 为污染物某时刻的质量浓度，mg/L；t为反应时间，min；k为反应速率常数，min^-1。

为评估盐种类对光催化的影响，向10 mg/L MO溶液中分别加入5 g/L的KCl、MgCl、Na₂SO₄、MgSO₄，为研究高盐环境下不同染料的光催化降解，在10 mg/L的MB、MG、OG、AR和RhB溶液中加入5 g/L NaCl。

2 结果与讨论

2.1 Ag₃PO₄粉末的表征

图2（a）为Ag₃PO₄颗粒的TEM图像，可以看出，Ag₃PO₄纳米粒子呈现明显的类球状形态。这些颗粒的直径大概在25 nm左右，较小的粒径使得Ag₃PO₄在光照下能够更有效地吸收光能，增强了其光催化活性。同时，合成的Ag₃PO₄纳米粒子分布均匀，显示出良好的分散性，这种优异的分散性不仅有助于提高其光催化性能，还能够有效降低颗粒间的聚集和沉淀现象。图2（b）为Ag₃PO₄粉末的SEM图像，Ag₃PO₄显示出明显的颗粒状结构，虽然颗粒整体上表现出一定的团聚，但分散性较好，颗粒之间未见大面积的聚集或连接。

2.2 OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的表征分析

图2（c）使用数显千分测厚规测量OA@NaAlg@Ag₃PO₄催化膜的厚度，每个样品测试5次取平均值，平均厚度约为0.302 mm。使用FE-SEM对OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜的表面形貌进行表征，如图2（d）所示。膜表面的颗粒为OA晶体和磷酸银颗粒，从SEM中可以观察到Ag₃PO₄颗粒均匀分布在膜表面。图2（e）为膜表面的EDS分析，从中可以观察到C、O、Ag、P、Na等主要元素均匀分布在水凝胶膜的表面，表明Ag₃PO₄成功分散在海藻酸钠基体中。Ag₃PO₄的均匀分散不仅有利于增大光催化活性位点的数量，还能够有效提升膜的整体光催化性能。此外，这种均匀分布还可能增强膜的稳定性，有助于实现高效、稳定的光催化降解。

使用XRD分析样品的晶格结构，如图2（f）所示。Ag₃PO₄样品的衍射峰与标准卡片的结果对应，其中在20.884°、29.695°、33.292°、36.587°、42.485°处分别对应晶面指数（110）、（200）、（210）、（211）、（220）。各衍射峰尖锐而明确，表明成功合成了Ag₃PO₄。图2（g）为NaAlg、OA@NaAlg膜和OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的FT-IR图。NaAlg中3400 cm^-1处的宽峰为—OH的振动，1626 cm^-1处的特征峰为—COOH的反对称，1394 cm^-1处的特征峰为—COO^-的伸缩振动，1023 cm^-1处的特征峰为C—OH拉伸振动^［17］；OA@NaAlg膜中3400 cm^-1处的特征峰没有明显变化，在1726 cm^-1处出现新的特征峰，该特征峰为游离的OA特征峰，在1726 cm^-1处的特征峰出现了向高波数的偏移，这是因为OA与NaAlg中—COOH发生了相互作用，在1212 cm^-1处出现新的特征峰，该特征峰为OA中—OH的不对称振动，1023 cm^-1处的O特征峰相较NaAlg中的特征峰也出现了向高波数的偏移，这说明了C—OH参与了与OA的相互作用。

2.3 Ag₃PO₄含量对水凝胶光催化膜催化及力学性能的影响

图3探讨了Ag₃PO₄含量对OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜催化性能的影响。OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜中Ag₃PO₄含量分别为NaAlg质量的0%、5%、8%、10%，对10 mg/L MO溶液进行了催化降解实验。光催化膜的性能测试结果如图3（a）所示。随着Ag₃PO₄含量的增加，光催化性能逐步提升。然而，当Ag₃PO₄含量达到NaAlg质量的10%时，光催化膜的性能反而有所下降。这可能是由于高含量的Ag₃PO₄易于发生团聚，导致有效光催化活性位点减少，从而降低了整体光催化性能^［18］。通过拟合数据计算不同Ag₃PO₄含量光催化膜的反应速率常数k（见图3（b）），当Ag₃PO₄含量为NaAlg质量的8%时，光催化性能最佳，对甲基橙的反应速率常数k值达到0.041 min^-1。此外，还研究了Ag₃PO₄含量对光催化膜力学性能的影响，结果见图3（c），随着Ag₃PO₄含量增加，OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶光催化膜的力学性能有所增强。综合考虑光催化效率与力学强度，选择8%的Ag₃PO₄制备的膜进行下一步的实验。

2.4 OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜的溶胀性能及水接触角测试

图4（a）为OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜在0、1、5、10 g/L不同NaCl质量浓度下的溶胀性能。OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜在5 g/L的NaCl水溶液中平衡溶胀率为54.57%，大大低于海藻酸钙膜的溶胀率，这是因为海藻酸钙中—COOH与在β-NaAlg的D-古洛糖醛酸（G）段连接到二价金属离子上，当体系中存在大量Na⁺时，二价阳离子会与一价阳离子交换，从而降低交联度^［19］。OA能与NaAlg形成复杂而紧密的静电相互作用，使交联密度增加^［19-21］。高盐溶液中膜的低溶胀率表明OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜有望应用于高含盐废水的处理。此外，对OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜的亲水性进行了测试，如图4（b）所示，该膜的静态水接触角为16°，表明其具有较好的亲水性。这种优异的亲水性能有助于在光催化过程中提高水分子与膜表面的接触面积，从而提高光催化降解效率。同时，良好的亲水性还能够减少膜表面的污染倾向，延长其在实际应用中的使用寿命。

2.5 OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜光催化性能

为测试染料质量浓度对光催化膜性能的影响（图5），分别配制5、10、20 mg/L的MO染料溶液进行测试。由图5（a）可以看出，OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜对不同质量浓度的MO都达到90%以上的降解率，表明在低质量浓度染料溶液中，质量浓度变化对该膜的光催化性能影响不显著。OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜相较于Ag₃PO₄颗粒的催化效果有明显提升。这归因于Ag₃PO₄不稳定，遇光分解成Ag⁰。而OA作为空穴（h⁺）捕捉剂，促进Ag₃PO₄光生电子-空穴对的分离^［22］，OA在光照条件下可能会产生自由基反应，生成·OH/·O^2-［23］，促进染料的催化降解。图5（b）为OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的伪一阶动力学曲线，图5（c）为拟合计算出的反应速率常数k，OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜对5 mg/L MO的催化降解反应速率常数k值达到0.041 min^-1，对10 mg/L和20 mg/L MO溶液催化降解反应速率常数k值仅有0.038 min^-1和0.035 min^-1，分别为5 mg/L MO反应速率常数的0.92倍和0.85倍，表明该膜对低质量浓度的染料溶液降解效果更好。

为了比较OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶光催化膜对不同染料的催化降解效果，配制了10 mg/L的MB、MG、OG、AR、RhB溶液进行测试，结果如图5（d）所示，OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜对不同染料均具有良好的催化降解效果。通过图5（e）的线性拟合分析得到的反应速率常数k值显示，OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜对MB的k值最高，为0.041 min^-1，明显高于其他染料。图5（f）为降解前后MB和AR溶液的照片，可以看到经过OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜降解后，各染料的颜色完全消失，进一步证明了其优异的光催化性能。

为评估盐质量浓度对OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜光催化性能的影响（图6），分别制备了不含NaCl以及含1、5、10 g/L NaCl的10 mg/L MO溶液，对该膜的光催化降解能力进行了测试，结果如图6（a）所示。图6（b）展示了拟合的动力学曲线，计算得出的反应速率常数k值见图6（c）。在不同盐质量浓度的MO溶液中，OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜均表现出良好的降解效果，且在无盐条件下反应速率最快，k值为0.040 min^-1。此外，不同盐质量浓度下的反应速率常数差异很小，表明OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜对高盐染料废水具有较强的抗盐干扰能力，适合用于含盐染料废水的光催化处理。

为评估盐种类对光催化性能的影响，向10 mg/L MO溶液中分别加入5 g/L的KCl、MgCl、Na₂SO₄、MgSO₄，结果如图7（a）所示。图7（b）展示了拟合的动力学曲线，计算得出的反应速率常数k值见图7（c）。MO溶液在不同种类的盐溶液中均表现出良好的降解效果。此外，含不同种类盐的MO溶液反应速率常数差异较小，表明OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜具有较强的抗盐干扰能力，适合用于不同类型的高盐环境下染料废水的光催化处理。

图7（d）为光催化膜对含5 g/L NaCl的10 mg/L不同染料的光催化降解，图7（e）展示了拟合的动力学曲线，反应速率常数k值见图7（f）。OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜对不同种类的含盐染料表现出不同的降解效果，对MG、AR的降解效果要优于对MB、OG、RhB的降解效果。这可能是由于该催化膜对MG和AR溶液具有更好的物理吸附和扩散性能，从而使其降解速率更快。此外，同样的质量浓度下不同染料的颜色深浅及遮光度不同，影响了其降解。

2.6 OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的重复使用性与Ag₃PO₄的回收

图8测试OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜对5 mg/L甲基橙的重复使用性。如图8（a）所示，OA@NaAlg@ Ag₃PO₄膜对5 mg/L甲基橙重复使用5次后，其催化降解率下降到75%，膜表面发生部分分解。此外，对比了回收前的OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜与用回收的Ag₃PO₄重新制备的OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的光催化性能，结果如图8（b）所示。回收Ag₃PO₄后再制备的OA@NaAlg@Ag₃PO₄膜的催化性能略有下降，但依然保持较高的降解速率。膜材料的回收再利用具有显著的优势。这种可循环使用的模式，为高盐染废水的处理和净化提供了更经济和环保的选择。将多次使用的OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜溶解在0.3 mol/L的碳酸钠溶液中，将溶解后的混合溶液离心、洗涤和干燥，得到回收的Ag₃PO₄粉末，回收过程的部分数码照片见图8（c）。

2.7 OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化降解机制

图9（a）为OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化水凝胶膜的催化过程。OA@NaAlg@Ag₃PO₄在光催化的过程中，产生电子-空穴对，Ag⁺会被还原为银单质产生Ag空位，这些Ag空位可以作为光激发空穴的捕获阱，从而增强其光催化的能力。PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}离子会增强与H₂O的结合能力，产生更多的活性物质。带负电荷的PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}会吸引空穴，排斥电子，提高电子-空穴分离率^［24］。C₂O{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}在光催化过程中起到电子供体的作用，参与光催化反应，C₂O{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}可以被光激发的电子还原，生成CO₂和其他产物^［25］。图9（b）总结了一些用于光催化降解有机污染物的实例，例如MOF-808/AgBr^［26］、Ag₃PO₄/P-g-C₃N₄^［27］、XFe/CN^［28］、AuPt/PCN-N^［29］、TiO₂-CeO₂-AgCl^［30］，与大多数光催化材料相比，本工作的水凝胶光催化膜可以减少降解时间。后续工作，将继续研究如何提高OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜的机械强度，从而提高其重复使用性能。

3 结论

（1）采用草酸交联Ag₃PO₄和NaAlg的混合物水溶液，成功制备出OA@NaAlg@Ag₃PO₄光催化膜。OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜展现出优异的光催化性能，对阴离子染料MO的降解率在15 min内超过90%，同时对MB、MG、OG、AR、RhB等染料也具有较高的催化效率。当Ag₃PO₄质量分数达到NaAlg的8%时，催化性能最好。

（2）该光催化膜表现出良好的耐盐性，在10 g/L NaCl的高盐环境中15 min对MO的降解效率仍超过90%，且该膜对高盐含量的多种染料都具有良好的光催化降解性能，这为高盐条件下印染废水的处理提供了可行方案。

（3）OA@NaAlg@Ag₃PO₄水凝胶膜便于操作，且易于回收催化剂Ag₃PO₄，再生制备的催化膜仍具有良好的催化降解性能。

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基金资助

天津市高等学校大学生创新创业训练计划项目(202410058111)