磁性铅离子印迹聚合物的开发：选择性吸附与固态比色检测双功能材料研究

《International Journal of Environmental Analytical Chemistry》：Development of a magnetic ion-imprinted polymer with selective adsorption performance and solid state colourimetric detection of lead ions

本研究开发了一种新型磁性离子印迹聚合物（MIIP）化学传感器，用于铅离子（Pb2+）的选择性吸附与固态比色检测。研究人员通过合成Fe3O4@SiO2-NH2磁性基质，结合铅离子模板制备IIP材料。表征结果显示，Fe3O4@SiO2@IIP吸附容量（192.308 mg g?1）显著高于非印迹聚合物（107.527 mg g?1），吸附行为符合Langmuir等温线和准二级动力学模型。该传感器对铅离子表现出优异选择性，并通过CIE Lab色度参数实现可视化检测，为重金属污染治理提供了新材料。

　　

这项研究成功研制出一种基于磁性离子印迹聚合物（Ion-Imprinted Polymer, IIP）的新型化学传感器，它能够像智能磁铁一样，既能选择性捕获水中的铅离子（Pb²⁺），又能通过颜色变化“告知”我们检测结果。

具体而言，科研团队首先合成了核壳结构的磁性纳米颗粒Fe₃O₄@SiO₂-NH₂作为载体。然后，以铅离子为模板，在其周围聚合了功能单体（如2-羟乙基甲基丙烯酸酯）和交联剂，形成具有特定识别空穴的印迹聚合物。作为对照，他们同时制备了不含铅离子模板的非印迹聚合物（Non-Imprinted Polymer, NIP），包括磁性和非磁性两种形式。

借助扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）、热重分析（Thermal Gravimetric Analysis, TGA）、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）等多种技术对材料进行详细表征后，研究发现磁性印迹聚合物（Fe₃O₄@SiO₂@IIP）对铅离子的吸附能力高达192.308 mg g^?1，远高于其对应的非印迹聚合物（107.527 mg g^?1），证明印迹效果显著。吸附过程完美符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。

更重要的是，该材料在面对其他干扰离子时，对铅离子展现出卓越的选择性吸附能力。最有趣的是，当传感器捕获铅离子后，其颜色会发生肉眼可见的变化。研究人员通过测量CIE Lab色彩参数（L, a, b, C, h°），定量证实了这种颜色差异，使得检测结果不仅精确，而且直观可见，为开发便携、快速的重金属检测装置铺平了道路。