基于可回收氨基改性氢键有机框架体系的高效吸附孔雀石绿研究

针对染料废水污染治理难题，研究人员通过快速沉淀法合成氨基改性氢键有机框架材料PFC-1-NH2及其海藻酸钠复合材料PFC-1-NH2@SA，实现对有毒染料孔雀石绿(MG)的高效吸附（吸附量分别达1086.72 mg/g和873.98 mg/g）。该材料通过静电作用、π-π堆积和氢键协同作用，循环6次后仍保持90%去除率，为废水治理提供了高性能吸附剂新方案。

　　

水环境污染治理一直是全球性难题，其中染料废水因成分复杂、毒性大而备受关注。孔雀石绿(MG)作为典型三苯甲烷类染料，不仅广泛应用于纺织和水产养殖业，还具有强致癌性和环境持久性。传统处理方法如生物降解和电化学法存在效率低、成本高等缺陷，而商用吸附剂又面临吸附容量有限、再生困难等瓶颈。在这一背景下，氢键有机框架材料(HOFs)因其可调控的孔隙结构和表面化学性质成为研究热点，但氢键本身的弱相互作用特性限制了其实际应用。

为突破这一技术壁垒，浙江师范大学的研究团队创新性地将氨基修饰策略引入HOFs材料设计，通过快速沉淀法成功制备出氨基改性材料PFC-1-NH₂，并进一步与海藻酸钠(SA)复合形成便于回收的薄膜材料PFC-1-NH₂@SA。相关成果发表在《Journal of Environmental Sciences》上，为解决染料废水治理提供了新思路。

研究采用的关键技术包括：快速沉淀法制备晶体材料、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)表征材料结构、氮气吸附测试分析比表面积、紫外-可见分光光度法测定吸附性能，以及循环吸附-脱附实验评估材料稳定性。

【结构表征】

通过单晶X射线衍射解析发现，PFC-1-NH₂中每个H₄TBAPy-NH₂配体通过氢键形成二维网状结构，孔径达23.63 ? × 18.95 ?。红外光谱证实氨基成功引入，氮气吸附显示其比表面积为412 m²/g，显著高于未改性材料。

【吸附性能】

吸附实验表明，PFC-1-NH₂对MG的饱和吸附量达1086.72 mg/g，符合Langmuir模型和准二级动力学模型，说明其以单分子层化学吸附为主。复合材料PFC-1-NH₂@SA虽吸附量略低（873.98 mg/g），但解决了粉末材料回收难题。

【作用机制】

XPS和FT-IR分析揭示吸附过程存在多重相互作用：带负电的框架与MG⁺的静电吸引、芳环间的π-π堆积、以及氨基与MG的氢键作用。这种协同效应是获得超高吸附性能的关键。

【循环稳定性】

经过6次循环后，两种材料对MG的去除率均保持在90%左右，盐酸-乙醇混合液可有效洗脱吸附的染料，证明其良好的再生性能。

该研究通过分子工程策略成功构建了高性能HOFs吸附材料，其创新性体现在三方面：一是氨基修饰显著提升了材料与污染物的多重相互作用；二是SA复合解决了HOFs粉末难以回收的工程难题；三是为HOFs材料在环境治理领域的应用开辟了新途径。这项工作不仅为染料废水处理提供了高效解决方案，更通过"功能化-复合化"双策略为多孔材料设计提供了范式参考，对实现水资源可持续利用具有重要实践意义。