水环境中四环素类抗生素的双功能吸附-荧光检测：基于水滑石@多孔二氧化硅的集成材料研究

针对水环境中四环素类抗生素（TCs）检测灵敏度低、去除效率差的难题，研究人员开发了一种基于水滑石（LDHs）和介孔SBA-15二氧化硅的双功能复合材料（LDH@NA-SBA），通过静电作用、π-π堆积和氢键协同实现TCs高效吸附（最大吸附量达423.7 mg/g），并利用1,8-萘酰亚胺荧光探针实现纳摩尔级检测（LOD低至2.0 nM）。该研究为水环境抗生素污染治理提供了吸附-检测一体化解决方案。

　　

四环素类抗生素（TCs）作为治疗骨关节感染和胃肠疾病的常用药物，2020年已成为全球使用量第二大的抗生素。然而，这些药物通过排泄物进入水体后，不仅会转化为有毒副产物，其在水环境中的不稳定性更增加了检测难度。传统方法往往将检测与去除割裂处理，而如何实现两者的高效协同，一直是环境治理领域的痛点。

针对这一挑战，研究人员设计了一种创新性的双功能复合材料LDH@NA-SBA。该材料以有序介孔二氧化硅SBA-15为载体，通过共价嫁接1,8-萘酰亚胺（NA）荧光团，并在其表面原位生长水滑石（LDHs）纳米片。这种结构设计一举攻克了LDHs易团聚的缺陷，使其比表面积提升3倍，同时通过荧光信号转换实现了"吸附富集-光学检测"的闭环响应。

研究团队采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）验证了材料的成功合成。通过动力学实验发现，LDH@NA-SBA对四环素（TC）、土霉素（OTC）和金霉素（CTC）的吸附在60分钟内即可达到平衡，最大吸附量分别达140.1、181.8和423.7 mg/g。机理研究表明，这主要得益于LDHs与TCs间的静电吸引、π-π堆积和表面络合作用。更巧妙的是，吸附过程触发了荧光探针的光诱导电子转移（PET）效应，使检测限降至纳摩尔级（TC 4.9 nM），较未修饰材料灵敏度提升20倍。

在应用验证中，该材料展现出优异的再生性能——经过5次吸附-脱附循环后，性能仍保持90%以上。对实际水样和蜂蜜样本的检测回收率达92-107%，证明其强大的抗基质干扰能力。这项发表于《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》的研究，不仅为环境抗生素监控提供了新型工具，其"识别-捕获"一体化设计思路更为其他污染物治理提供了范式。

主要技术方法
研究通过溶胶-凝胶法在SBA-15表面修饰氨基硅烷，再与1,8-萘酐反应构建荧光探针NA-SBA-15；采用共沉淀法在NA-SBA-15上生长Mg-Al型LDHs；通过批式吸附实验考察pH、接触时间和温度对TCs去除的影响；利用荧光光谱和Stern-Volmer方程分析检测机理。

研究结果

1. 材料表征：XRD显示LDHs特征峰（003）晶面出现，证明其成功负载；氮吸附测试表明复合材料比表面积达412 m²/g，孔径分布集中在6.5 nm。
2. 吸附性能：伪二级动力学模型拟合度（R²>0.99）表明化学吸附主导过程；Langmuir模型显示CTC吸附量最高（423.7 mg/g）。
3. 检测性能：CTC引发最强荧光猝灭（K_sv=1.7×10⁴ M^-1），选择性实验证实对磺胺类抗生素无交叉响应。

结论与意义
该研究开创性地将LDHs的吸附特性与荧光探针的识别功能集成于SBA-15载体，通过空间位阻抑制LDHs团聚，同时利用PET效应放大检测信号。这种"富集-传感"协同机制不仅解决了痕量TCs检测的灵敏度瓶颈，其模块化设计更为其他污染物多功能材料开发提供了新思路。国家自然科学基金（22465007等）的支持，彰显了该成果在环境健康领域的战略价值。