近年來,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一步加快,以期快速應(yīng)對環(huán)境污染,節(jié)省處理時間。另外,常規(guī)吸附材料往往缺乏污染物敏感特性,因此設(shè)計兼具檢測性質(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、超快吸附以及簡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)吳丁財教授課題組設(shè)計制備了一類先進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的咔唑基熒光指示劑組成。由于各個功能組分間的協(xié)同作用,xPCPC可一體化實現(xiàn)化學(xué)環(huán)境敏感、可視化響應(yīng)、超快吸附以及簡易再生等功能,達到污染物檢測與快速吸附的雙重目的。在檢測方面,xPCPC不僅在不同酸堿度下可表現(xiàn)出熒光顏色的變化,還可通過熒光淬滅行為對缺電子芳香烴(如硝基苯、2,4-二硝基甲苯)和重金屬離子(如汞離子)進行可視化檢測。在吸附方面,得益于發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的孔隙利用率,xPCPC對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分鐘分別達到吸附平衡的79%、98%和100%。此外,通過簡單的有機溶劑洗脫,xPCPC可再生循環(huán)使用,5次循環(huán)后的再生效率依然高達96%。更為重要的是,xPCPC在快速的流動吸附測試中(15 mL min-1)依然保持高效的吸附,為進一步實際應(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)吳丁財教授,第一作者為謝奕明、黃文和鄭冰娜。
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