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吉林大學楊英威教授課題組《Adv. Funct. Mater.》綜述：功能材料用于選擇性檢測和分離汞離子的研究進展

2020-09-21 來源：高分子科技

重金屬離子的濫用導致的人類疾病和環境污染已成為全球公共衛生的主要問題之一。汞離子作為一種劇毒污染物，不僅會破壞人體的新陳代謝，而且會損傷中樞神經系統和免疫系統，對人類生命健康構成嚴重威脅。因此，以設計合成環保、高效和經濟的材料為基礎，開發新的方法用于檢測和去除汞離子對解決汞污染問題具有重大意義。

近日，吉林大學化學學院、納微構筑化學國際合作聯合實驗室楊英威教授團隊撰寫了題為“Recent Progress in Functional Materials for Selective Detection and Removal of Mercury(II) Ions”的綜述文章，梳理總結了基于納米材料、聚合物材料、聚集誘導發光材料和多孔材料的四種功能材料在汞離子檢測和分離中的最新研究進展，并論述了這四種功能材料應用于汞離子污染治理領域的發展前景，以及面臨的機遇和挑戰。該論文最近在線發表在Wiley出版社的Advanced Functional Materials期刊上（2020, DOI: 10.1002/adfm.202006168）。

圖1. 基于納米材料、聚合物材料、聚集誘導發光材料和多孔材料的四種功能體系用于汞離子檢測和分離的概括圖

傳統的汞離子檢測體系存在成本高、穩定性差、靈敏度低、響應時間長、去除率小等缺點。而汞離子的處理則要求材料具備環保、經濟和可回收利用的性能，并能夠對重金屬離子進行高選擇性的檢測和極高效的分離。因此，近年來經過科研工作者的不斷努力和探索，納米材料、聚合物材料、聚集誘導發光材料和多孔材料這四類代表性的先進功能體系在汞離子檢測和分離方面的應用被大量報道，它們在處理汞離子污染中表現出了檢測限低、靈敏度高、選擇性強和吸附容量大等優勢。

作者首先概述了四種代表性的體系在汞離子檢測中各自具備的特點和優勢，隨后分四個部分詳細介紹了這四種體系在汞離子處理領域的應用。第一部分從金屬納米材料和碳點納米材料兩個方面對納米材料在汞離子處理中的應用進行介紹，包括它們的結構特征，以及這類材料對汞離子檢測的機理；第二部分介紹了聚合物材料，包括超分子聚合物、金屬共軛的聚合物和其他聚合物，在實際應用于水體系汞離子檢測時存在的優勢，并詳細探討了這類體系的檢測機制；第三部分是新興的聚集誘導發光材料，重點介紹了這類材料在處理生物體富集的汞方面具有高靈敏度、強選擇性和顯著的實際應用價值；第四部分介紹了多孔材料，包括金屬-有機框架材料、共價有機框架材料和其他的一些代表性的多孔材料在汞離子傳感檢測和吸附分離方面的應用。從各自獨特的結構角度出發，在材料設計角度探討了這些體系用于汞污染處理時的機理，分析了不同材料在汞離子檢測和分離應用中的優缺點。最后，作者詳細闡述了這四種功能材料體系在檢測和分離汞離子的領域遇到的瓶頸問題、面臨的挑戰以及發展的方向和前景。