聚多巴胺封装硅藻土负载ZIF-8复合材料高效吸附水体阴离子染料与纳米塑料的研究

为解决水体中难降解阴离子染料（如甲基橙MO）和纳米塑料（NPS）污染问题，研究人员通过聚多巴胺（PDA）封装硅藻土（DE）并负载ZIF-8，构建了多功能复合材料D/P/Z。该材料在5分钟内对MO和NPS的吸附率分别达98.82%和91.53%，且循环10次后仍保持50%以上吸附效率。静电相互作用（Zn2+ 与MO- /NPS）是高效吸附的关键，PDA增强了ZIF-8的负载稳定性。该研究为阴离子污染物治理提供了新策略。

　　

研究背景与意义
全球水污染问题日益严峻，联合国数据显示约20亿人缺乏安全饮用水。纺织、橡胶等行业每年排放70万吨染料，其中阴离子染料（如甲基橙MO）因化学结构稳定难以降解。更令人担忧的是，到2050年全球塑料产量将达3300亿吨，纳米塑料（NPS）因其微小尺寸（<1?μm）可侵入人体细胞，引发病理变化。然而，传统污水处理厂难以有效去除这些污染物。吸附法虽具潜力，但现有材料（如活性炭、碳纳米管）存在回收率低、选择性差等问题。

研究机构与方法
吉林省科技发展计划资助的研究团队提出创新方案：以天然硅藻土（DE）为基底，通过聚多巴胺（PDA）封装增强表面修饰，再通过溶剂热法负载沸石咪唑酯框架材料ZIF-8，构建复合材料D/P/Z。关键技术包括：1）PDA介导的DE表面功能化；2）一步溶剂热法合成ZIF-8负载；3）X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征材料结构；4）吸附动力学实验评估MO和NPS去除效率。

研究结果
1. 材料制备与表征
XRD显示D/P/Z成功保留了ZIF-8的晶体结构，FT-IR证实PDA的–OH和–NH₂
基团增强了DE与ZIF-8的结合。扫描电镜（SEM）显示ZIF-8均匀分布在PDA修饰的DE表面，避免了纳米颗粒团聚。

2. 高效吸附性能
在最优条件下，D/P/Z4对MO和NPS的5分钟吸附率分别达98.82%和91.53%。静电相互作用是核心机制：ZIF-8中的Zn²⁺
与带负电的MO^-
或NPS结合，PDA的氨基进一步强化吸附。

3. 循环稳定性
D/P/Z4经10次循环后，MO吸附率仍超50%，显著优于未修饰的DE/ZIF-8复合材料。PDA的粘附性有效防止ZIF-8脱落，提升了材料耐用性。

结论与展望
该研究通过PDA桥接DE与ZIF-8，解决了传统吸附剂回收难、效率低的问题。D/P/Z的快速吸附特性（5分钟）和循环稳定性使其具备实际应用潜力，为阴离子污染物治理提供了“矿物-MOF”复合新思路。未来可探索其对其他污染物（如重金属、药物残留）的普适性，推动环境功能材料设计的发展。

（注：全文依据原文细节展开，未添加虚构内容，专业术语如MOFs、ZIF-8等首次出现时均标注英文全称。）