植物介导的Ag/AgO纳米复合材料的合成：物理化学性质表征及其在石油废水光催化处理中的应用

《Next Nanotechnology》：Plant-mediated synthesis of Ag/AgO nanocomposites: Physicochemical characterization and photocatalytic remediation of petroleum effluents

　　克莱门特·L·英科托（Clément L. Inkoto）|多萝西·D·奇兰达（Dorothée D. Tshilanda）|卡洛斯·N·卡本格莱（Carlos N. Kabengele）|吉雷塞·N·卡西亚马（Giresse N. Kasiama）|加利莱·G·比亚蒙古（Galilée G. Byamungu）|科托-特-尼瓦·恩博卢阿（Koto-Te-Nyiwa Ngbolua）|达米安·奇班古（Damien Tshibangu）|皮乌斯·T·姆皮亚纳（Pius T. Mpiana）|达乌达·马玛（Daouda Mama）
金沙萨大学科学技术学院化学与工业系天然物质与药物化学实验室，邮政信箱190，金沙萨XI，刚果民主共和国

**摘要**
本研究报道了一种利用非洲姜黄（Aframomum alboviolaceum）的水提取物绿色合成Ag/AgO纳米复合材料的方法，并探讨了其在光催化修复烃类污染水中的应用。通过UV-Vis、XRF、EDX、XRD、FTIR以及SEM/TEM技术对所合成的纳米材料进行了表征。UV-Vis分析显示该材料在442纳米处具有强吸收峰，利用Tauc方法估算的Ag/AgO纳米复合材料的表观带隙约为3.25电子伏特。XRD证实了结晶态银和氧化银相的存在，表明形成了Ag/AgO纳米颗粒。FTIR结果证实了表面存在来自植物化学物质的氧化官能团，这些官能团可能参与了纳米颗粒的还原和稳定过程。SEM/TEM分析显示纳米颗粒呈近似球形，平均粒径约为49纳米。在太阳光照射下，制备的Ag/AgO纳米复合材料在180分钟内实现了约70%的石油烃类降解，遵循伪一级动力学（k = 0.00669 min?1，R2 ≈ 0.98）。溶血实验表明其体外细胞毒性较低（约3%），表明这些生物来源的Ag/AgO纳米复合材料有望用于辅助太阳能修复石油污染水。

**1. 引言**
石油工业产生的废水通常含有多种以固态或溶解态存在的持久性化学污染物。未经适当处理直接排放到环境中，这些污染物因其毒性、化学稳定性和生物累积性对人类健康和水生生态系统构成严重威胁[1]、[2]、[3]。鉴于这一重大的环境和公共卫生问题，在排放前有效处理石油废水至关重要。常用的废水处理技术包括沉淀、过滤、吸附和生物降解，但这些方法往往效率有限、运行成本高或可持续性差，尤其是在处理顽固性有机污染物时[4]。因此，开发高效且环保的处理策略仍是一个关键挑战。在新兴的修复技术中，高级氧化过程（AOPs）尤其是异相光催化技术在降解持久性有机污染物方面受到了广泛关注[5]。光催化基于半导体材料在光照下的活化，产生如羟基（•OH）和超氧阴离子（•O??）等活性氧物种，从而能够降解和矿化有机污染物[6]。尽管一些光催化剂表现出良好的降解性能，但许多传统材料主要在紫外光下才具有活性，这限制了它们在自然日光下的实际应用。因此，开发在可见光区域具有高效活性的光催化剂对于可持续水处理具有重要意义。在这方面，金属和金属氧化物纳米颗粒因其可调的光学和电子性质、高比表面积以及增强的催化活性而成为有吸引力的光催化材料。其中，基于银的纳米材料（包括金属银和氧化银相）因其在可见光下的良好光学吸收、界面电荷转移特性和催化行为而受到越来越多的关注[7]、[8]、[39]。这些性质有助于生成参与有机污染物降解的活性自由基[7]。已有多种自上而下和自下而上的方法用于合成Ag/AgO纳米结构[9]、[10]、[11]、[33]。近年来，利用微生物、藻类和植物提取物等生物资源进行绿色合成策略的研究日益增多。这些环保方法具有诸多优势，如减少环境影响、避免使用有毒有机溶剂，并利用天然存在的生物分子作为还原剂和稳定剂，这些生物分子还能影响纳米颗粒的大小、形态和表面功能[12]、[13]。最新研究进一步强调了可持续合成路线在金属纳米颗粒及其环境修复应用中的重要性，特别是在使用负载银和铜基系统去除和还原有害污染物方面[34]、[35]。
在此背景下，非洲姜黄（Aframomum alboviolaceum，姜科植物）被选为纳米颗粒合成的生物资源。植物化学研究表明，该植物富含次生代谢物，包括酚类化合物、黄酮类、单宁和生物碱，这些物质在绿色合成过程中对金属离子的还原和纳米颗粒的稳定起着关键作用[14]、[15]、[16]。这些植物化学物质不仅可以作为还原剂，还可以作为封端和表面功能化分子，有助于形成具有催化活性的稳定混合纳米结构。本研究的创新之处在于使用A. alboviolaceum叶片提取物作为相对较少研究的植物化学平台来生成Ag/AgO纳米复合材料，并评估其在太阳光辅助下修复石油废水中的性能。除了材料合成外，该研究还整合了物理化学表征、光催化性能评估、动力学分析以及初步的血液相容性评估。这种综合方法为植物介导的Ag/AgO纳米复合材料的环境潜力提供了更广泛的应用视角。因此，本研究的目的是开发一种利用A. alboviolaceum叶片提取物合成Ag/AgO纳米复合材料的绿色路线，研究其结构、光学和形态特性，并评估其作为辅助太阳能处理石油污染水的生物源光催化剂的潜力。本研究并不声称其普遍优于先前报道的基于银的系统，而是将所得纳米复合材料视为一种初步的概念验证生物材料。

**2. 材料与方法**
**2.1. 生物材料**
本研究使用的植物材料为非洲姜黄（A. alboviolaceum (Ridley) K. Schum.）的叶片，属于姜科植物。叶片采集自金沙萨（刚果民主共和国），随后送至金沙萨大学科学技术学院的国家农业研究与研究所（INERA）植物标本馆进行鉴定。叶片用蒸馏水清洗后，在自然物质与药物化学实验室（LASCHIMED）中于室温（±27°C）下干燥两周，然后研磨成细粉。用于溶血毒性评估的血液样本来自金沙萨Mont-Amba医院中心的健康捐赠者，采集前已获得知情同意。

**2.2. 方法**
**2.2.1. 水提取物的制备**
20克A. alboviolaceum叶片粉末在蒸馏水中浸泡24小时，然后用Whatman 42号滤纸过滤。过滤后的液体储存在4°C下，以备后续作为纳米颗粒合成中的还原剂和稳定剂使用。

**2.2.2. 植物化学筛选**
根据Inkoto等人[14]、[17]描述的方案，通过植物化学筛选方法鉴定用于纳米颗粒合成中的主要次生代谢物群体（作为还原剂和稳定剂）。

**2.2.3. Ag/AgO纳米复合材料的制备**
纳米复合材料的生物合成遵循Kabengele[12]和Kasiama[13]描述的实验程序。具体步骤如下：将100毫升0.01 N AgNO?溶液与20毫升A. alboviolaceum叶片水提取物在80°C和1000转/分钟的速度下热搅拌混合120分钟。搅拌后，反应介质的颜色变化表明银离子逐渐被还原并形成银基纳米颗粒。生成的沉淀物在4000转/分钟下离心三次以去除杂质，然后在300°C下煅烧4小时，最后在室温下储存以备后续表征和光催化应用。合成过程中使用0.01 N NaOH溶液调节介质的pH值。

**2.2.4. Ag/AgO纳米复合材料的表征**
使用Jenway 7615紫外-可见分光光度计在200–700纳米范围内检测了从A. alboviolaceum叶片水提取物合成的Ag/AgO纳米复合材料的光学性质。通过PHYWE 4.0 X射线衍射仪（Cu Kα辐射，λ = 1.540596 ?）在20–90°范围内分析其晶体结构和相组成。傅里叶变换红外光谱（FTIR，Cary 630型号）用于识别参与纳米颗粒还原和稳定的官能团。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察其形态特征。使用ImageJ和Origin Pro软件进行粒径分析。元素组成通过能量分散X射线光谱（EDX）和X射线荧光（XRF）测定。

**2.2.5. Ag/AgO纳米复合材料的性质**
**2.2.5.1. 吸附和光催化活性**
通过室温下连续磁力搅拌条件下对烃类污染水溶液的降解来评估Ag/AgO纳米颗粒的吸附效率和光催化活性。在典型实验中，将10毫克Ag/AgO纳米颗粒分散在100毫升石油废水中。光照前将悬浮液置于黑暗中180分钟以确保催化剂均匀分散并建立吸附-解吸平衡。每60分钟取样一次，通过紫外-可见分光光度法分析吸附行为。随后将悬浮液暴露在自然阳光下180分钟，每隔60分钟收集2毫升样品并在200–400纳米范围内分析光催化降解情况。降解效率计算公式为：
降解率（%）= [(C? ? C?)/C?] × 100
其中C?为初始浓度，C?为光照时间t时的浓度。光催化降解动力学遵循基于Langmuir-Hinshelwood方法的伪一级模型，表示为ln(A?/A?) = kt，其中k（min?1）为表观速率常数。通过ln(C?/C?)与光照时间的线性拟合得出k = 0.00669 min?1，相关系数R2 ≈ 0.98。

**2.2.5.2. 物理化学参数的评估**
在金沙萨法国原子能委员会/区域核研究中心（CGEA/CREN-K）的土壤物理与水文学实验室测量处理前后的物理化学参数，包括化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD?）、悬浮固体（SS）和氢电位（pH）。溶解氧使用Fischer Bioblock COD仪测量，而生化需氧量（BOD?）是指微生物在20°C、黑暗条件下五天内消耗的一升水中可氧化物质的氧气量，使用ProODO YSI氧化计测定。悬浮固体使用HACH DR/2400 UV–Vis分光光度计分析。pH值使用HANNA Combo多参数探头（HI9812–5；pH/°C/EC/TDS）测量。

**2.2.5.3. 纳米颗粒的溶血活性**
先前的研究表明，某些化合物（包括纳米颗粒）可诱导红细胞溶血，这反映了细胞膜完整性的改变。因此，溶血活性的评估常用于评估纳米材料与血液成分（特别是红细胞）之间的相互作用[12]、[13]、[19]。在本研究中，根据Chen[20]和Gbolo[21]先前报道的实验方案，对合成的纳米颗粒的溶血活性进行了体外评估。

**3. 结果与讨论**
**3.1. 植物化学筛选**
下表1展示了A. alboviolaceum叶片水提取物和有机提取物的植物化学筛选结果。
**表1. A. alboviolaceum叶片水提取物和有机提取物的化学筛选结果**
| 编号 | 代谢物 | 结果 |
| ---- | ---------------- | -------- |
| 01 | 总多酚 | + |
| 02 | 黄酮类 | + |
| 03 | 生物碱 | + |
| 04 | 花青素 | + |
| 05 | 白花青素 | + |
| 06 | 皂苷 | + |
| 07 | 单宁 | - |
| 08 | 结合醌 | - |
| 09 | 游离醌 | - |
| 10 | 茴香素 | + |
| 11 | 类固醇 | + |
| 12 | 香豆素 | + |

表1的结果表明，A. alboviolaceum叶片富含次生代谢物。在所检测的十二种物质中，只有醌类未在叶片中发现。这些观察结果与Bongo[22]和Inkoto[14]、[17]的报告一致，他们发现A. alboviolaceum叶片提取物中含有花青素、黄酮类、生物碱和萜类（包括三萜类）。这些化合物的存在为使用该植物进行纳米颗粒的生物合成提供了依据。文献表明，如酚类化合物这样的次生代谢物在纳米颗粒合成过程中既可作为还原剂也可作为稳定剂[12]、[15]、[16]。

**3.2. 次生代谢物的测定**
次生代谢物的测定结果如下表2所示。
**表2. 总多酚、黄酮类、单宁和花青素的测定结果**
| 代谢物 | 总多酚（mg EQ/100 g DM） | 黄酮类（mg EQ/100 g DM） | （R%） | 单宁（mg EC/100 g DM） | （R%） | 花青素（%） |
| -------------- | ------------------ | ------------------ | -------------- | ------------------ | -------------- |
| 总多酚 | 307.37 ± 0.42 | 188.51 ± 0.33 | (61.32) | 37.23 ± 0.05 | (12.11) |
| 黄酮类 | | | | | |
| 单宁 | 307.37 ± 0.42 | 188.51 ± 0.33 | (61.32) | 37.23 ± 0.05 | (12.11) |
| 花青素 | | | | | |

表2显示，所研究植物含有丰富的多酚化合物。其中，单宁含量相对较低，而花青素的含量几乎可以忽略不计。需要注意的是，多种土壤和气候因素都可能影响酚类化合物的含量[14]、[22]。3.3. Ag/AgO纳米复合材料的合成下图1展示了从A. alboviolaceum叶片的水提取物中合成Ag/AgO纳米复合材料的过程。下载：下载高分辨率图片（177KB）下载：下载全尺寸图片图1. 从A. alboviolaceum叶片提取物中合成Ag/AgO纳米复合材料。图1显示，在开始阶段，将植物提取物加入前体盐AgNO3后，溶液呈黄色（图A）。在80°C下加热30分钟后，颜色变为深黄色（图B），表明溶液中开始形成纳米颗粒（NP）。此时，溶液处于还原和成核阶段，这一过程由植物提取物中的生物活性分子驱动[13]。在80°C下热搅拌60分钟后，溶液从深黄色变为黑色（图C）。这种颜色持续了120分钟，表明纳米颗粒在反应介质中稳定下来。3.4. 纳米颗粒的表征3.4.1. 通过UV-可见光谱进行表征对生物合成纳米材料的初步表征是通过UV-可见光谱进行的。如图2所示，在反应初期没有观察到特征吸收带（图2A），表明纳米颗粒的形成不是瞬时发生的。在80°C下热搅拌120分钟后，在375–500 nm范围内出现一个明显且宽的吸收带，最大值约为442 nm（图2B）。这种吸收特征主要归因于纳米复合材料中金属银（Ag）表面的等离子体共振（SPR）[23]。在Ag/AgO混合系统中，吸收带的宽度可能反映了纳米级尺寸分布、颗粒间的相互作用以及氧化银相的存在。因此，UV-Vis光谱强烈支持金属银的存在，而氧化银相的贡献则是通过结合UV-Vis、XRD、XRF和EDX的结果来推断的，而不仅仅基于SPR带。这一解释与XRD所示的混合相性质以及TEM观察到的纳米级形态一致。下载：下载高分辨率图片（170KB）下载：下载全尺寸图片图2. t=0时提取物+AgNO?混合物的UV-可见光谱（A）以及反应120分钟后合成的Ag/AgO纳米复合材料的UV-可见光谱（B）。使用Tauc方法估算了合成纳米复合材料的光学带隙能量，如图3所示。Tauc图是通过绘制(αhν)2作为光子能量（hν）的函数构建的，对应于直接允许的跃迁模型。通过将曲线的线性部分外推到能量轴，得到了大约3.25 eV的表观光学带隙值。由于测量是在胶体分散体上进行的，因此吸收系数α是根据UV-Vis吸光度数据使用基于吸光的近似方法得出的。因此，得到的值应被视为Ag/AgO纳米复合材料的表观光学参数，而不是单一纯晶体相的固有带隙。这一解释尤为重要，因为当前材料同时含有金属银和氧化银相。所得值与先前报道的通过绿色路线合成的银氧化物纳米材料的数据相当吻合。特别是Amrin等人[24]报告使用Trigonella foenum-graecum叶片提取物合成的银氧化物纳米颗粒的带隙约为3.3 eV。下载：下载高分辨率图片（69KB）下载：下载全尺寸图片图3. 合成Ag/AgO纳米复合材料的Tauc图（αhν）2与光子能量（hν）。3.4.2. 通过X射线衍射进行表征为了确定合成材料的晶体结构和相组成，使用了Cu Kα辐射（λ = 1.540596 ?）进行了X射线衍射分析。图4所示的衍射图谱显示了几个强烈的反射峰，表明所得材料具有多晶性质。在2θ ≈ 38.1°、44.3°、64.4°和77.4°处观察到的峰分别对应于面心立方金属银（Ag?）的（111）、（200）、（220）和（311）晶面，与JCPDS No. 04–0783一致。其他强度较低的反射峰被归因于氧化银相，即AgO/Ag?O，与JCPDS No. 84–1108一致。这些结果证实，所得产品不是单一相的氧化物，而是一种Ag/AgO复合纳米结构。金属银和氧化银相的共存有利于光催化活性。在这种混合系统中，金属银可以作为等离子体成分和电子受体，而氧化物相则作为半导体光催化区域。这两相之间的界面可以促进电荷分离，减少电子-空穴复合，从而提高光照下的活性氧生成。这种协同作用可能有助于解释合成的Ag/AgO纳米复合材料观察到的光催化活性[36]。下载：下载高分辨率图片（121KB）下载：下载全尺寸图片图4. 合成的Ag/AgO纳米复合材料的XRD图谱。3.4.3. 通过X射线荧光和EDX进行表征X射线荧光光谱（图5）中观察到的两个峰对应于银的特征Kα和Kβ线，从而确认了合成材料中存在银。EDX分析（图6）进一步揭示了Ag和O是纳米复合材料的主要组成元素，同时还含有少量的C和N。后者可能来自吸附在颗粒表面的A. alboviolaceum提取物中的残留植物化学物质，这些物质起到稳定/封盖作用。同时检测到Ag和O支持形成了Ag/AgO混合系统，而不是纯金属相[25]。由于石油修复应用依赖于金属银和氧化银相的共存，因此XRF和EDX的结果应与XRD数据结合解释。因此，元素分析为成功合成含有金属银和银氧化物相的银基纳米复合材料提供了补充证据。如果报告了定量EDX值，应适当以归一化的重量%或原子%的形式呈现。下载：下载高分辨率图片（83KB）下载：下载全尺寸图片图5. 合成的Ag/AgO纳米复合材料的XRF光谱。下载：下载高分辨率图片（105KB）下载：下载全尺寸图片图6. 合成的Ag/AgO纳米复合材料的EDX光谱。3.4.4. 通过FTIR光谱进行表征合成材料的FTIR光谱如图7所示。在3200–3400 cm?1范围内有一个宽频带，这归因于参与绿色合成过程的多元醇化合物中的O–H伸缩振动。2920–2850 cm?1范围内的弱峰对应于有机化合物中甲基和亚甲基的C–H伸缩振动。1650 cm?1附近的峰表明含有羰基分子的CO振动，而1100 cm?1附近的峰则表明醇、酯和糖的C–O振动，证实了植物化学物质对纳米颗粒稳定的贡献。600 cm?1以下观察到的金属-氧振动与纳米复合材料中存在氧化银相一致。总体而言，FTIR结果表明，A. alboviolaceum叶片水提取物中的植物化学物质在纳米颗粒形成过程中起到了还原和稳定双重作用。酚类化合物的–OH和CO基团可以参与银离子的络合，随后发生电子转移，导致还原和稳定[26]、[27]。这些生物分子在纳米颗粒表面的吸附可能限制了颗粒聚集，并有助于形成稳定的生物源Ag/AgO纳米复合材料。下载：下载高分辨率图片（165KB）下载：下载全尺寸图片图7. 合成的Ag/AgO纳米复合材料的FTIR光谱。3.4.5. 通过SEM和TEM进行表征SEM图像（图8A）显示了合成纳米复合材料的表面形貌，表明表面具有不均匀的纹理和局部缺陷及不规则性。这种表面异质性可能通过提供额外的活性位点来促进污染物吸附。TEM图像（图8B）显示颗粒主要是准球形的，保持在纳米级别范围内，没有观察到大的聚集体。使用ImageJ和Origin Pro软件对TEM图像进行分析，估计平均颗粒尺寸为49.13 nm（图9）；然而，当前数据集中没有提供完整的统计描述符，如颗粒数量和标准偏差。观察到的形态对光催化性能很重要，因为纳米级别的准球形颗粒通常提供相对较高的比表面积和大量的可访问表面活性位点，这可以增强碳氢化合物的吸附和随后的光催化降解。尽管在生物源纳米材料中由于颗粒间相互作用和样品制备过程中的干燥可能会发生一定程度的颗粒聚集，但TEM图像并未显示严重的聚集现象。总体而言，SEM/TEM观察结果表明，所得Ag/AgO纳米复合材料具有适合吸附辅助光催化应用的形态。最近关于基于氧化物和聚合物辅助的纳米复合材料的研究也强调了形态、表面稳定性和颗粒分散对纳米材料物理化学行为的重要性[28]、[29]、[38]。下载：下载高分辨率图片（168KB）下载：下载全尺寸图片图8. 从A. alboviolaceum叶片提取物合成的Ag/AgO纳米复合材料的SEM（A）和TEM（B）图像。下载：下载高分辨率图片（100KB）下载：下载全尺寸图片图9. 使用ImageJ和Origin Pro软件从TEM图像获得的合成Ag/AgO纳米复合材料的颗粒尺寸分析。3.5. Ag/AgO纳米复合材料性质的评估3.5.1. Ag/AgO纳米复合材料表面对碳氢化合物的吸附为了评估合成Ag/AgO纳米复合材料对石油烃的吸附能力，将催化剂在室温下置于黑暗条件下，并在连续磁力搅拌下与含烃污染的水接触。每60分钟抽取一份样品并进行UV-可见光谱分析。如图10所示，合成的Ag/AgO纳米复合材料表现出30.27%的吸附效率。这种吸附行为可能与SEM观察到的表面异质性和局部缺陷有关，这些因素可以提供有利于污染物吸附的活性位点[30]、[31]。下载：下载高分辨率图片（126KB）下载：下载全尺寸图片图10. 在黑暗条件下，合成Ag/AgO纳米复合材料表面对碳氢化合物的吸附。3.5.2. Ag/AgO纳米复合材料的光催化活性评估为了评估合成Ag/AgO纳米复合材料的光催化性能，使用含烃污染的水作为目标底物。在催化剂存在的情况下，监测了受污染水在选定光照时间内的吸光度变化（图12）。光解对照组的UV-Vis光谱（图11）随着光照时间的增加基本保持不变，表明在测试期间自然阳光下石油废水的直接光解可以忽略不计。在光照前，悬浮液在黑暗中保持180分钟，以确保催化剂分散并建立吸附-解吸平衡。经过180分钟的太阳光照后，Ag/AgO纳米复合材料表现出大约70.01%的碳氢化合物降解效率，证实催化剂辅助系统比单独的阳光暴露更有效（图12，图13）。下载：下载高分辨率图片（127KB）下载：下载全尺寸图片图11. 在光催化实验中，受污染的水样暴露于自然阳光下。下载：下载高分辨率图片（109KB）下载：下载全尺寸图片图12. 在合成Ag/AgO纳米复合材料存在下，石油烃的光催化降解。下载：下载高分辨率图片（86KB）下载：下载全尺寸图片图13. 在合成Ag/AgO纳米复合材料存在下，碳氢化合物的表观伪一级动力学图。Ag/AgO系统改进的光催化性能可能归因于纳米级颗粒尺寸、混合相组成和界面电荷转移过程的综合作用。小颗粒尺寸增加了可访问的表面积，促进了催化剂与含烃废水之间的接触。更重要的是，金属银和AgO的共存可能形成了有利的异质界面。在太阳光照下，金属银可以通过表面等离子体共振发挥作用，并可能作为电子受体，而AgO相则作为半导体光催化组分。这种协同作用可以促进电荷分离并抑制电子-空穴复合，从而增强参与污染物氧化的活性氧的生成。特别是，羟基自由基（•OH）、超氧自由基（•O??）和光生空穴可能对降解过程有贡献；然而，本研究并未实验确定具体的活性物种。类似的等离子体辅助和异质结增强机制已在可见光照射下的含银光催化系统中得到广泛报道[32]、[33]。ln (A0/At)与光照时间（0–180 min）的动力学图显示出近似线性行为，表明降解过程可以用表观伪一级模型描述，其速率常数为k = 0.00669 min?1。这种处理通常是基于Langmuir–Hinshelwood框架的经验近似。然而，由于本研究处理的是成分复杂的真实石油废水，因此伪一级拟合应被视为一种表观动力学描述，而不是严格的机制证明。光催化实验在自然阳光下进行了180分钟。尽管这种光照模式反映了实际的环境条件，但在实验过程中并未对光强度、光谱分布和气象参数进行仪器监测。因此，目前的结果应被视为在自然户外光照下获得的概念验证数据，而不是完全标准化的光反应器测量结果。由于石油废水是一种化学成分复杂的混合物，仅通过UV–Vis吸光度监测降解过程并不能全面描述其成分变化或矿化过程。因此，光催化评估还结合了COD、BOD?、pH值和TSS等物理化学测量。处理后COD、BOD?和TSS的减少表明水质有所改善。尽管如此，未来工作需要更高级的分析方法，如总碳（TOC）测定或GC–MS分析，以更严格地确认降解途径和矿化程度。因此，当前结果应被视为展示了生物来源的Ag/AgO纳米复合材料的潜在应用价值，而不是确立其相对于以往报道的系统的绝对优越性。与文献数据的直接比较也应谨慎进行，因为专门针对含有Ag/AgO纳米复合材料的真实石油废水的研究仍然很少，而且大多数已发表的光催化结果涉及的操作条件与本研究有很大不同。未来的工作应包括与纯Ag和纯AgO的并行比较测试、催化剂重复使用性研究、捕获实验以及对降解产物的更高级分析，以进一步阐明该材料的机制和实际性能。

3.5.3 物理化学参数的评估
为了评估使用从A. alboviolaceum叶片的水提取物合成的Ag/AgO纳米复合材料处理石油废水的效果，研究了包括pH值、生化需氧量（BOD?）、化学需氧量（COD）和悬浮固体（SS）在内的物理化学参数。表3显示，经过Ag/AgO纳米复合材料处理后，水质逐渐改善，各项水质参数均趋于可接受的排放范围。未经处理的废水（ECH-1）作为对照溶液，显示出显著的有机负荷和悬浮颗粒，pH值为酸性（5.85），COD为61.05 mg/L，BOD?为40.91 mg/L，TSS为35.57 mg/L。在没有纳米颗粒的阳光下处理的废水（ECH-2）中，这些参数有所下降，COD为46.93 mg/L，BOD?为31.68 mg/L，TSS为27.8 mg/L，pH值部分中性（7.10）。使用Ag/AgO纳米复合材料处理（ECH-3）效果更佳，COD降至31.35 mg/L，BOD?降至19.24 mg/L，TSS降至16.86 mg/L，同时pH值稳定在7.2。这些趋势支持了UV–Vis的结果，表明催化剂不仅改变了光的吸收特性，还改善了整体水质。尽管如此，未来工作仍需要更高级的分析方法，如TOC或GC–MS分析，以更严格地验证降解途径和矿化程度。

表3. 评估的物理化学参数
| 参数 | 分析样本 | 标准值（mg/L）（WHO, 2006） |
|--------------|-----------------|-------------------------|
| pH | 5.85 ± 0.02 | 7.10 | 7.2 |
| COD (mg O?/L) | 61.05 ± 0.08 | 46.93 ± 0.11 | 31.35 ± 0.18 |
| BOD (mg O?/L) | 40.91 ± 0.21 | 31.68 ± 0.43 | 19.24 ± 0.17 |
| TSS (mg/L) | 35.57 ± 0.50 | 27.8 ± 0.22 | 16.86 ± 0.15 |
| COD/BOD?比值 | 1.49 | 1.48 | 1.62 |

3.5.4 Ag/AgO纳米复合材料的溶血活性评估
鉴于纳米颗粒的纳米尺寸和特定的物理化学性质，它们可能在人体细胞层面引发各种相互作用。因此，评估生物来源纳米材料的细胞毒性非常重要，以确保它们不会对人类健康构成风险。表4展示了合成的Ag/AgO纳米复合材料对红细胞的溶血活性。

表4. 合成的Ag/AgO纳米复合材料对红细胞的溶血效应
| 纳米颗粒 | 溶血百分比 |
|--------------|-------------------|
| Ag/AgO纳米复合材料 | 2.97 |
| 蒸馏水 | 100.00 |
| 0.9% NaCl | 0.00 |

为了评估血液相容性，在100 μg/mL的纳米颗粒浓度下进行了溶血试验。所得溶血率为2.97%，表明在测试条件下溶血活性较低。基于文献的血液相容性标准通常认为溶血值低于5%的材料是非溶血性的或高度血液相容的，这表明目前的Ag/AgO纳米复合材料表现出初步的生物相容性[36]。然而，这一结果应谨慎解读，因为体外低溶血性并不一定保证完全的生物或环境安全性。基于银的纳米颗粒仍可能通过持久性、部分溶解、银离子释放、生物积累以及在暴露生物体内的氧化应激在水生系统中带来生态风险。因此，除了血液相容性之外，未来的研究还应包括更广泛的生态毒性评估，特别是关于纳米颗粒的释放、稳定性及其在水生环境中的长期影响[37]。

4. 结论
本研究成功合成了使用Aframomum alboviolaceum叶片水提取物的Ag/AgO纳米复合材料，并将其应用于光催化处理烃类污染的水。UV–Vis光谱显示，在442 nm附近有一个特征吸收峰，主要与等离子体金属银物种相关，表观光学带隙约为3.25 eV。X射线衍射分析证实了金属银和氧化银相的共存，表明形成了Ag/AgO复合纳米结构，而XRF和EDX分析支持了其元素组成。FTIR光谱表明植物来源的植物化学物质中的含氧官能团（–OH和CO）参与了纳米复合材料的还原和稳定过程。SEM和TEM分析显示纳米颗粒主要为准球形，平均尺寸为49.13 nm。合成的Ag/AgO纳米复合材料在太阳光照射下表现出有效的吸附（30.27%）和光催化降解能力，在180分钟内实现了70.01%的降解效率，同时溶血试验表明其体外细胞毒性较低。总体而言，当前结果应被视为初步的概念验证，证明了植物介导的Ag/AgO纳米复合材料在太阳能辅助石油废水处理中的可行性，但仍需通过重复使用性测试、机制探究、基准比较和高级废水表征进行进一步验证。

关于作者在文章创作过程中的贡献声明：
Kabengele Carlos N：撰写 – 审稿与编辑，正式分析
Inkoto Clement L：撰写 – 原稿撰写，正式分析
Kasiama Giresse N：调查，正式分析
Byamungu Galilée：正式分析
Tshilanda Dorothée D：监督，项目管理
Mpiana Pius T：验证，监督
Daouda Mama：项目管理
Koto-Te-Nyiwa Ngbolua：项目管理
Tshibangu Damien ST：调查

关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明：
作者声明在本文的创作过程中没有使用任何人工智能（AI）工具。