《Particle & Particle Systems Characterization》：Amine-Functionalized and Amine-Functionalized with Carbon Dots (C-Dots) Sodium Titanate Nanotubes: Synthesis, Characterization, and Degradation of Tetracycline
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本研究通过水热法成功合成了胺功能化钛酸钠纳米管（NaTiNTs-2NH）及碳点复合材料（NF-C-Dots），系统揭示了胺基修饰对材料光学性质（带宽降低至3.08 eV）和光催化性能的显著提升作用。在四环素（TC）降解实验中，NaTiNTs-2NH在0.25 g·L?1浓度下实现77.23%的降解率，其优势源于胺基官能团促进的电荷分离机制。研究为功能性纳米材料设计提供了新策略，对水体抗生素污染治理具有重要参考价值。
引言背景
抗生素占全球药物消耗量的15%，其大量使用导致水体污染问题日益严重。四环素（TC）作为典型抗生素，因代谢残留率高达70%而成为重点管控污染物。钛酸钠纳米管（NaTiNTs）因其高比表面积、离子交换能力和光稳定性，在光催化领域展现出潜力，但其宽禁带宽度和光生载流子复合率高的缺陷限制了应用。本研究通过胺基功能化和碳点（C-Dots）修饰，旨在突破上述局限性。
材料合成与表征方法
采用Kasuga水热法合成NaTiNTs，以3-氨基丙基三甲氧基硅烷进行胺功能化（NaTiNTs-2NH），并以巴巴苏椰壳 mesocarp 为碳源制备碳点，最终获得NF-C-Dots复合材料。通过XRD、Raman、TEM、XPS等技术系统表征材料结构。XRD结果显示所有样品均保持钛酸钠特征晶体结构（JCPDS 72-0148），但功能化后（200）晶面衍射角位移表明晶格畸变。TEM图像证实材料维持管状形貌（外径约10.1 nm），碳点以2-6 nm球形颗粒附着于纳米管表面。
光学性质与表面特性
UV-Vis光谱显示NF-C-Dots吸收边红移，禁带宽度从NaTiNTs的3.30 eV降至3.08 eV，Urbach能量增加表明缺陷态增多。Zeta电位分析揭示胺功能化使表面电荷从-35.3 mV（NaTiNTs）转为近中性（0.0269 mV），而NF-C-Dots因碳点携带羧基恢复负电性（-37.8 mV）。XPS谱图证实胺基成功接枝（N 1s峰），且Ti3+/Ti4+比例变化反映表面化学态调控。
光催化性能分析
四环素降解实验表明，NaTiNTs-2NH在0.25 g·L?1浓度下降解率最高（77.23%），其动力学常数（k=0.0107 min?1）为NF-C-Dots的1.9倍。猝灭实验证明空穴（h+）是主要活性物种（EDTA猝灭后效率降至20.27%），·OH和O2?·起辅助作用。碳点复合样品性能受限归因于颗粒聚集导致的活性位点掩蔽及光吸收竞争，与文献中CQD过量导致效率下降的报道一致。
结论与展望
胺功能化通过增强污染物吸附和电荷分离效率显著提升光催化活性，而碳点修饰需优化负载量以避免负面效应。该研究为功能性纳米管设计提供了理论依据，在高效水处理材料开发中具有应用潜力。未来工作可聚焦可见光响应调控及实际水体环境验证。
