基于苯并吩酮光化学的“点击式”表面修饰新策略及其在碳纤维油水分离中的应用

本文创新性提出基于苯并吩酮光化学的"点击式"表面修饰策略，通过温和紫外光照实现全氟己基苯并吩酮在碳纤维表面的定量可控修饰（BP-photo-click），成功构建超疏水多功能涂层。该技术突破传统表面修饰中反应可控性差、层数难以精确调控的瓶颈，为功能性材料表面工程提供了新范式，并显著提升碳纤维在油水分离领域的应用效能。

　　

Highlight

表面修饰通过物理或化学手段赋予材料功能性基团，实现疏水性、抗菌性、自修复、抗紫外线或防结冰等特性。传统单分子层修饰（如金-硫醇复合、硅烷-羟基缩合）已较为成熟，而宏观功能性涂料也能满足实际需求。但介于二者之间的多层修饰仍面临可控性与选择性挑战——例如硫醇修饰金属表面仅能形成单层，硅烷化反应需严格无水条件避免自聚合，SiO₂基底虽可形成多层却因[n+n]（n>2）逐步聚合难以预测结构。

Materials

2-氨基苯并吩酮（分析纯，98%）购自上海阿拉丁生化科技，1-碘-1H,1H,2H,2H-全氟辛烷（分析纯，98%）购自天津希恩思生化科技，植酸（分析纯，70%）、亚甲基蓝（分析纯，98%）、苏丹红Ⅱ（化学纯，90%）及吐温80（医药级，99%）购自上海麦克林生化科技，碳纤维购自中石化集团。

Synthesis of 2-(perfluorohexylethyl)amino benzophenone

如方案1所示，该化合物通过2-氨基苯并吩酮与1-碘-1H,1H,2H,2H-全氟辛烷一步反应合成。值得注意的是，由于全氟己基强吸电子效应，胺烷基化反应中不会出现双/三氟己基乙基取代，显著提升产物纯度并简化分离流程。

Phytic acid-modified carbon fiber materials

植酸因其大量功能性磷酸基团被广泛应用于化学修饰，经植酸处理的碳纤维表面富含活性位点，为后续光点击反应提供理想锚定点。

Conclusions

本文提出基于苯并吩酮光化学的"点击式"表面修饰策略，首次一步法合成稳定可回收的2-(全氟己基乙基)氨基苯并吩酮，并通过便捷的光化学照射将其修饰于植酸处理碳纤维表面。通过研究改性碳纤维的油水分离性能，证实了"点击式"表面修饰的实际应用价值。