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  現代工業的迅猛發展給人們的生產、生活帶來一些負面影響，諸如重金屬污染頻發等等。重金屬不能被微生物降解，在環境中只會以多種形態遷移、轉化，最終通過食物鏈富集對人類生命健康造成嚴重威脅。因此，設計和制造高效、綠色、智能重金屬吸附材料成為國內外研究人員的重點。

  水凝膠被認為是去除重金屬的有效吸附劑，因為水凝膠自身具有豐富的化學官能團和三維孔洞結構。在此基礎上，郭鑫副教授課題組重點研發了基于碳量子點和納米纖維素的三維網狀熒光水凝膠，該新型凝膠可作為去除重金屬的高效吸附劑和重金屬濃度檢測的高靈敏度傳感器。圖1顯示了以納米纖維素和碳量子點為主要組分的熒光水凝膠的合成。納米纖維素提供與藍色熒光碳量子點相連接的天然骨架，并在小分子單體和交聯劑的輔助下，構建出三維網絡結構，成為重金屬離子吸附過程中優良的聚集器。包裹在三維網狀結構中的碳量子點不僅是響應重金屬離子的熒光源，也是誘導重金屬離子聚集的吸附位點。

圖 1熒光納米纖維素水凝膠的制備機理

  圖2顯示了熒光納米纖維素水凝膠吸附重金屬和熒光檢測機理。將合成的熒光納米纖維素水凝膠樣品放入含重金屬離子的溶液中，熒光納米纖維素水凝膠表面化學基團誘導溶液中重金屬離子初步富集；熒光納米纖維素水凝膠內部納米纖維素骨架作為吸附聚集體，加速重金屬離子的擴散和聚集；內部三維網絡結構提供大量離子傳輸通道，促進重金屬離子從外部擴散到內部。同時，碳量子點被包裹在水凝膠的三維網狀結構中，提高熒光信號強度、穩定性，用于重金屬離子濃度的快速、高靈敏檢測。

圖2重金屬吸附和熒光檢測機理

  以上成果發表在Journal of Materials Chemistry A (J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 27081-27088)。論文的第一作者和通訊作者為中南林業科技大學理學院郭鑫副教授。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta11502a#!divAbstract