自组装TEMPO氧化纤维素纳米纤维/聚乙烯亚胺复合水凝胶：pH调控的甲基蓝吸附-沉淀双机制及铜离子去除研究

本推荐语：研究者通过阳离子螯合与物理吸附自组装机制，开发出无需化学交联剂的TCNF/PEI复合水凝胶，实现pH依赖性甲基蓝染料吸附-沉淀双路径去除（最高效率91.5%）和Cu2+离子吸附（72.6%效率），为工业废水处理提供新型可持续解决方案。

　　

Highlight

材料与方法

聚乙烯亚胺（PEI，分子量25,000 g/mol）与TEMPO氧化纤维素纳米纤维（TCNF）通过阳离子螯合和物理吸附自组装形成三维水凝胶，避免了传统化学交联剂（如戊二醛）的使用。

甲基蓝染料的pH依赖性吸附与沉淀现象

TCNF/PEI水凝胶在pH 4.7时通过静电吸引和氢键实现88.3%甲基蓝吸附，而在pH 2.7时触发染料快速沉淀（91.5%去除率）。FTIR/XRD证实沉淀后染料结构未破坏，具备回收潜力。

Cu²⁺去除机制

在pH 4-8范围内，Cu²⁺主要通过静电吸引和PEI氨基配位作用吸附，最高效率达72.6%（pH 8）。XPS分析揭示氮/氧基团的关键作用。

结论

该水凝胶兼具吸附-沉淀双功能，为废水处理提供绿色方案：①甲基蓝可通过pH调控实现吸附或回收型沉淀；②Cu²⁺去除依赖配位化学，拓展了纳米纤维素基材料在环境修复中的应用范式。