超分子介孔材料对有机污染物的吸附回收及可控释放的研究发表于《Adv. Mater.》

发布人:高级管理员 发布日期:2018-06-05

由于对人体健康和水体生态系统的危害,水中有机污染物的去除和预防在化学和材料科学领域引起了高度重视。为此,多孔材料如多孔硅,聚合物,金属 - 有机骨架(MOFs )和表面改性碳,作为前沿的吸附剂用于污染物提取和预浓缩的研究。其中,由于活性炭具有较好的生物相容性,较高的比表面,同时容易修饰,是去除有机污染物里比较常用的吸附材料。尽管有序或无序的具有微孔,中孔和大孔的碳对回收污染物方面呈现出较好的吸附性能,但是碳材料的再生需要较高的费用,同时容易造成二次污染。此外,因为它们的分散性低,难以从水中俘获相对亲水的污染物,所以碳不能完全去除相对亲水性的微小污染物,这限制了他们的实际应用。

 

由共轭碳和亲水性嵌段组成的芳香性两亲物作为共轭碳系的衍生物,可以容易地聚集形成多孔胶囊,适合作为溶剂或药物分子的吸附支架。尤其是动态可控的超分子多孔结构为这些吸附物的选择性排放和靶向输送提供可行性方案。

     

近日,中山大学化学学院黄哲钢教授课题组以咔唑为中心,在其2,7,9号为分别进行芳基化,制备了新型的二维、三维的螺旋桨状芳香性两亲物, 并通过折叠芳香性平面的组装制备了空心球。与传统的基于一维芳香性分子的超分子多孔材料相比,二、三维π-共轭组装体在水溶液中提供了疏水性碳环境,可以吸附回收水中的有机污染物。研究结果表明,制备的介孔球对有机污染物—乙炔雌二醇(Eo)和双酚A(BPA)的回收率分别为92%和90%。值得注意的是,介孔球可以识别盐的浓度。随着盐的加入,折叠的芳香性分子被观察到逐渐变得平坦,诱导强的π-π相互作用,使多孔球体融化并相连一起形成实心的纤维。这种多孔向无孔材料的转变引发被吸附的污染物从多孔结构中自发释放,而随后的透析使超分子多孔结构恢复吸附容量。

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超分子介孔材料对有机污染物吸附及可控释放

 

此研究结果发表在国际著名期刊 Advanced Materials上,题目为 “Intelligent Mesoporous Materials for Selective Adsorption and Mechanical Release of Organic Pollutants from Water”,第一作者为2016级硕士研究生谢思颖, 黄哲钢教授为通讯作者。

 

该研究得到中山大学百人计划,广州市科学技术计划,广东省自然科学基金的资助。2015年7月到中山大学工作以来,黄哲钢教授主要围绕着超疏水性介孔材料与超分子组装对超分子催化、污染物吸附、智能药物输送领域开展工作。本课题组非常欢迎与以上研究有兴趣的本科生、硕士生、博士生及博士后的加入学习。

 

论文连接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201800683

指导老师介绍:http://ce.sysu.edu.cn//Item/8001.aspx

 

文章录入:李心宇      责任编辑:李心宇