二维阳离子COPs和球状卷曲物对阴离子污染物的吸附应用

快速吸附和可控解脱污染物是污水处理工艺的两个关键性技术。2018年，我院黄哲钢教授课题组利用两亲性螺旋桨超分子的组装，构筑超疏水性软介孔材料，实现了对污水中有机污染物的有效吸附及可控排放（Advanced Materials, 201800683）。相对于有机污染物，阴离子污染物与水存在强的相互作用难以去除。
为了解决这一问题，在吸附剂表面引入阳离子，借助强的静电相互作用吸附阴离子污染物是有效去除的手段。前期研究结果表明，快速吸附与阳离子吸附剂的表面息息相关。密集的阳离子表面有利于快速吸附。然而，紧密的堆积不利于污染物的储藏，影响吸附容量。基于前期工作基础，课题组通过二维超分子的聚合，成功制备阳离子二维共价有机聚合物（COPs）和空心的球状卷曲物。由于大多数阳离子吸附点分布在聚合物的表面，得到的二维COPs和球状卷曲物对阴离子污染物（As（V）， MO）呈现快速的吸附效率。相对于二维结构，空心的球状卷曲物具有超高的吸附容量。这是同时具有较高吸附容量和快速吸附能力的第一个阳离子吸附剂的范例。
另外，这种基于非共价键的卷曲物呈现特殊的刺激响应功能。当滴加卤素离子，球状卷曲物逐渐张开，转变成二维有序结构。这种可控的“开-合”行为，有益于污染物的存储和可控释放以及吸附剂的循环利用。此研究结果以 “2D Cationic Networks and Their Spherical Curvature with Tunable Opening-closing.” (DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04421)为标题，发表在Nano Letters。永利集团3044noc登录入口的博士研究生张玲玲，黄利平，巫珊珊是该论文的共同第一作者。

 
该研究得到国家自然科学基金，广州市科学技术计划，广东省自然科学基金，高校科研业务费—青年教师重点培育项目及聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室的资助与支持。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04421