新型氟化席夫碱的机械化学高效合成及其汞吸附性能研究：一种绿色环保的无溶剂替代方案

本研究针对传统溶剂法合成席夫碱(Schiff bases)的环境污染问题，开发了一种基于球磨技术(Ball milling)的无溶剂机械化学合成新方法。研究人员以4-氟-2-羟基苯甲醛和5-氟-2-羟基苯甲醛为原料，成功制备了10种新型氟化席夫碱化合物(M1-M10)，反应时间缩短至5-30分钟，产率最高达92%。通过核磁共振(1H/13C NMR)、质谱(MS)和热重分析(TGA)证实产物结构稳定(耐热250℃)，并首次发现其中含双羟基结构的M7对汞离子(Hg2+)表现出17.6%的优异吸附效率，为重金属污染治理提供了新型环保材料。该成果发表于《BMC Chemistry》，为绿色化学(Green chemistry)和环境污染修复提供了创新解决方案。

　　

重金属污染已成为全球性环境危机，其中汞(Hg)因其持久性和生物累积性被列为最具威胁的污染物之一。工业废水中的汞以Hg²⁺等形式存在，可通过食物链富集，导致神经系统损伤、肾功能障碍等严重健康问题。传统吸附剂如活性炭存在效率低、成本高等局限，而席夫碱(Schiff bases)虽具有优异金属螯合能力，但其常规合成需使用甲醇等有毒溶剂，违背绿色化学原则。在此背景下，开发高效环保的合成方法及吸附材料迫在眉睫。

卡塔尔大学的研究团队创新性地采用机械化学法，通过球磨技术(Ball milling)实现了10种氟化席夫碱的无溶剂合成。研究选用4-氟-2-羟基苯甲醛和5-氟-2-羟基苯甲醛为原料，与不同芳香胺在室温下研磨5-30分钟即可完成反应，较传统回流法时间缩短90%以上。通过紫外可见光谱(UV-Vis)筛选出M6-M9四种化合物进行汞吸附测试，结合热重分析(TGA)和核磁共振(NMR)系统评估了材料性能。

【合成方法优化】
球磨法使反应时间从常规方法的1-2小时缩短至5分钟（M1-M4），产率提升显著（M7达92%）。红外光谱(FTIR)在1573-1620 cm^-1处显示特征亚胺(C=N)峰，证实席夫碱形成；¹H NMR中8.54-9.04 ppm的CH=N质子信号及9.69-9.86 ppm的酚羟基信号进一步验证结构。对比发现，对位氟取代化合物（如M7）比间位（如M8）具有更高热稳定性（TGA显示耐热至340℃）和吸附效率。

【汞吸附性能】
UV-Vis测试显示所有化合物均出现吸光度降低的 hypochromic 效应，表明与Hg²⁺形成配位键。含双羟基的M7表现最优（吸附率17.6%），因其空间位阻小且酚羟基电子云密度高；而含酮基的M6（7.5%）和体积较大的M9（5.15%）效率较低。稳定性测试证实M7-Hg复合物在60分钟内保持稳定，无结构降解。

【结论与意义】
该研究开创性地将机械化学应用于氟化席夫碱合成，解决了传统方法溶剂污染的难题。所开发的M7等材料对Hg²⁺具有选择性吸附能力，其无溶剂合成工艺符合绿色化学十二原则。研究成果为重金属废水处理提供了新型吸附剂设计思路：① 对位氟取代增强电子密度，提升金属结合力；② 双羟基构型优化配位空间；③ 球磨技术可实现克级快速制备。未来可通过修饰官能团进一步优化吸附容量，并在抗癌、抗菌等领域拓展应用。这项工作由卡塔尔国家研究基金支持，相关技术已申请专利保护。