COF-PA通过双协同机制实现铅选择性固定及其在重金属污染土壤修复中的应用研究

本研究开发了纳米硅模板法优化的酰胺功能化共价有机框架（COF-PA），其通过电子-几何双协同机制对Pb2+表现出卓越选择性吸附能力（吸附量223 mg/g，选择性系数756）。盆栽实验证实COF-PA可降低69%-87%的Pb淋溶风险，同时保持土壤微生态系统兼容性，为重金属污染土壤精准修复提供新策略。

　　

亮点

• 模板法合成的COF-PA对Pb²⁺吸附量提升59%至223 mg/g

• 吸附速率提高67倍，选择性系数达756（多金属体系）

• 通过酰胺配位与孔道限域实现电子-几何双协同机制

• 0.5 mg/g剂量即可使淋出液达IV类地下水标准

• 60天盆栽实验证实其土壤微生态系统兼容性良好

材料与试剂

除非另有说明，所有化学品和溶剂如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、对苯二胺（PPD）、均苯三甲酰氯（TMC）和金属硝酸盐均为市售分析纯，直接使用。黑麦草种子购自江苏绿中诚种业有限公司，污泥营养土采购自北京天堂鸟艺农业园艺技术研发中心。

COF-PA形貌、结构与化学表征

FTIR和XPS光谱分析（图1a-b）证实了关键金属配位官能团的存在。1671 cm^-1处羰基（C=O）伸缩振动和1519 cm^-1处碳氮（C-N）伸缩振动峰证明酰胺键形成，且PPD前体3370 cm^-1处氨基特征峰消失，704 cm^-1处C-Cl键振动峰完全消失，证实COF-PA成功合成。

结论

本研究通过模板法优化COF-PA制备，使其在水相多金属体系中呈现增强的Pb吸附容量（223 mg/g）与卓越选择性。应用于污染土壤时，COF-PA通过选择性抑制Pb迁移活性（淋溶风险降低69%-87%）同时维持生态系统功能，展现出精准修复重金属污染土壤的应用潜力。