近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所材料動(dòng)力學(xué)模擬與設(shè)計(jì)研究組（1109組）鄧偉僑研究員等人在共軛微孔高分子應(yīng)用于水處理研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)結(jié)果以“Extraordinary Capability for Water Treatment Achieved by a Perfluorous Conjugated Microporous Polymer”為題發(fā)表在SCIENTIFIC REPORTS上。
大連化物所共軛微孔高分子應(yīng)用于水處理研究取得新進(jìn)展
目前地球上有超過(guò)三分之一的人口仍然缺乏安全的飲用水。如何去除水體中重金屬離子、有機(jī)物、染料三種主要化學(xué)污染物是當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)。早期發(fā)展的微孔材料如活性炭等，有著吸附效率低，再生能力差等缺點(diǎn)；新興的微孔材料如各種納米材料雖然吸附效率高，然而都只能同時(shí)吸附三大類(lèi)污染物中的一種或者兩種，極大的限制了其應(yīng)用。
而開(kāi)發(fā)出來(lái)的全氟代共軛微孔高分子（PFCMP），作為一種新型的微孔材料，具有比表面積大和超疏水的特性，對(duì)大范圍內(nèi)的有機(jī)溶劑/油、染料和重金屬離子表現(xiàn)了極其優(yōu)秀吸附容量、吸附動(dòng)力學(xué)和再生能力。對(duì)染料吸附容量可達(dá)1377mg/g；對(duì)鉛離子吸附容量可達(dá)808mg/g；對(duì)砷離子吸附容量可達(dá)303mg/g，這些吸附數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超任何以前報(bào)道的多孔材料。對(duì)有機(jī)溶劑的吸附量可達(dá)到3000wt.%, 且吸附速率較快，在40s內(nèi)即可除去水中的甲苯。最重要的是，該材料可以同時(shí)高效地吸附三種污染物。理論計(jì)算表明該材料的優(yōu)秀吸附能力來(lái)源于骨架中電負(fù)性高的氟原子和有配位能力的叁鍵。這種材料可用于開(kāi)發(fā)出下一代重復(fù)使用的便攜式水處理裝置。
該研究組一直致力于共軛微孔高分子的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，如應(yīng)用于儲(chǔ)氫（Angew. Chemie. Int. Ed. 2010, 49, 3330）；應(yīng)用于油水分離(Energy Env. Sci. 2011, 4, 2062)；應(yīng)用于二氧化碳的捕獲與轉(zhuǎn)化(Nature Commun. 2013, 4, 1960)。該項(xiàng)工作是在這些前期工作的基礎(chǔ)上的又一進(jìn)展，得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的大力支持。
