紫外光响应型TiO2 基表面分子印迹吸附剂的智能润湿性调控及其选择性苯酚去除机制研究

针对工业废水中苯酚的选择性吸附与回收难题，山西-浙大新材料与化工工程研究院团队设计了一种紫外光(UV)响应型表面分子印迹吸附剂o-PD/SMIP@H-TiO2 。该材料通过o-苯二胺(o-PD)功能单体构建特异性识别空腔，结合中空TiO2 (H-TiO2 )的光致亲水性与TRIM交联层的疏水性协同作用，实现润湿性可逆切换(接触角113°?21°)，第五次循环吸附容量保持率达94%，苯酚回收率97%，为废水净化与资源回收提供创新解决方案。

　　

工业废水中的苯酚污染一直是环境治理的棘手难题。这种具有强毒性和致癌性的化合物，不仅威胁生态系统平衡，还会通过食物链危害人类健康。然而矛盾的是，苯酚又是合成树脂、药物和染料的重要原料，具有显著经济价值。传统吸附材料往往面临选择性差、分离困难、再生效率低等瓶颈，如何实现苯酚的高效捕获与回收，成为环境科学领域亟待突破的"卡脖子"问题。

山西-浙大新材料与化工工程研究院联合团队在《Journal of Environmental Sciences》发表的研究中，创新性地将分子印迹技术与光响应材料相结合，开发出具有智能润湿性切换功能的o-PD/SMIP@H-TiO₂
吸附剂。这项研究通过三大技术创新：采用中空TiO₂
(H-TiO₂
)作为印迹基质提升光响应效率，利用o-苯二胺(o-PD)定向排列构建特异性识别位点，设计TRIM交联层实现润湿性动态调控，最终创造出兼具"分子识别GPS"和"智能表面变形"双重功能的先进吸附材料。

关键技术方法包括：1)水热法制备H-TiO₂
中空微球；2)表面分子印迹技术构建苯酚识别空腔；3)UV-vis和接触角测试表征光响应性能；4)高效液相色谱(HPLC)定量吸附分析；5)FT-IR和XPS验证氢键作用机制。

【材料与表征】
SEM显示H-TiO₂
为直径2μm的规则球形，表面包覆印迹层后呈现绒状粗糙结构。XRD证实材料保持锐钛矿晶型，BET测试显示比表面积达184.6 m²
/g，为吸附提供充足活性位点。

【润湿性调控机制】
UV照射30分钟后，材料接触角从113°降至21°，实现超亲水转变。这种"光控变形"特性源于H-TiO₂
表面羟基化与TRIM层构象变化的协同效应，黑暗环境下可自发恢复疏水性，形成独特的"吸附时亲水-分离时疏水"智能切换。

【吸附性能】
在10 mg/L苯酚溶液中，平衡吸附量达24.4 mg/g。竞争吸附实验显示对苯酚的选择性系数(α)为3.21，显著优于类似物(对甲酚1.87，间苯二酚1.02)，这归因于印迹空腔中o-PD氨基与苯酚羟基形成的定向氢键网络。

【再生与回收】
五次循环后吸附容量保持94%，97%的吸附苯酚可通过乙醇洗脱回收。动态吸附柱实验显示穿透体积达120 BV(床体积)，证实其实际应用潜力。

这项研究的突破性在于：1)首创将光响应润湿性切换与分子印迹技术联用，解决传统粉末吸附剂分离难题；2)通过o-PD单体定向排列实现高选择性识别，为复杂体系污染物分离提供新思路；3)开发的中空结构TiO₂
载体兼具低密度和高比表面积优势。正如通讯作者Qin Lei强调的，该材料像"智能捕手"般实现"识别-捕获-释放"全流程调控，为工业废水深度净化与资源回收开辟绿色新途径。未来通过优化印迹层厚度和扩大中空结构尺寸，有望进一步提升其在连续流处理系统中的性能表现。