近年來(lái),多孔高分子材料蓬勃發(fā)展,孔隙率逐步提升,孔結(jié)構(gòu)多種多樣,然而其吸附速率有待進(jìn)一步加快,以期快速應(yīng)對(duì)環(huán)境污染,節(jié)省處理時(shí)間。另外,常規(guī)吸附材料往往缺乏污染物敏感特性,因此設(shè)計(jì)兼具檢測(cè)性質(zhì)的吸附劑,可以有效預(yù)警環(huán)境污染,節(jié)約分析成本。
圖1. 具有化學(xué)環(huán)境敏感、可視化檢測(cè)、超快吸附以及簡(jiǎn)易再生等功能的一體化多孔高分子吸附劑
最近,中山大學(xué)吳丁財(cái)教授課題組設(shè)計(jì)制備了一類先進(jìn)的智能多孔高分子材料(xPCPC,圖1)。xPCPC由具有超快吸附能力的功能化超交聯(lián)聚4-氯甲基苯乙烯微孔核、環(huán)境刺激響應(yīng)的毛發(fā)狀聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯殼層以及可視化檢測(cè)的咔唑基熒光指示劑組成。由于各個(gè)功能組分間的協(xié)同作用,xPCPC可一體化實(shí)現(xiàn)化學(xué)環(huán)境敏感、可視化響應(yīng)、超快吸附以及簡(jiǎn)易再生等功能,達(dá)到污染物檢測(cè)與快速吸附的雙重目的。在檢測(cè)方面,xPCPC不僅在不同酸堿度下可表現(xiàn)出熒光顏色的變化,還可通過(guò)熒光淬滅行為對(duì)缺電子芳香烴(如硝基苯、2,4-二硝基甲苯)和重金屬離子(如汞離子)進(jìn)行可視化檢測(cè)。在吸附方面,得益于發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的孔隙利用率,xPCPC對(duì)2,4-二硝基甲苯展現(xiàn)出超快吸附性能,可在7秒、10秒和2分鐘分別達(dá)到吸附平衡的79%、98%和100%。此外,通過(guò)簡(jiǎn)單的有機(jī)溶劑洗脫,xPCPC可再生循環(huán)使用,5次循環(huán)后的再生效率依然高達(dá)96%。更為重要的是,xPCPC在快速的流動(dòng)吸附測(cè)試中(15 mL min-1)依然保持高效的吸附,為進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
該論文以“All-in-One Porous Polymer Adsorbents with Excellent Environmental Chemosensory Responsivity, Visual Detectivity, Superfast Adsorption, and Easy Regeneration”為題發(fā)表在Advanced Materials期刊上(Adv. Mater. 2019)。文章通訊作者為中山大學(xué)吳丁財(cái)教授,第一作者為謝奕明、黃文和鄭冰娜。
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