MMT黏土交联CTS-g-P(AMPS-co-AA)共聚物水凝胶的多功能设计：尿素缓释与重金属吸附的双效系统

本文创新性地开发了一种基于壳聚糖(CTS)接枝聚(AMPS-co-AA)的蒙脱土(MMT)增强型多功能缓释肥料(MSRF)水凝胶。该材料兼具三重功能：通过45天土壤降解测试证实其生物可降解性，能持续25天缓释尿素(UA)养分，并对Pb2+（86 mg/g）、Cd2+（68 mg/g）、Cu2+（52 mg/g）等重金属表现出优异吸附性能，为可持续农业提供了新型智能土壤改良方案。

　　

Highlight

21世纪可持续发展需求催生了这项创新研究：我们成功设计出基于CTS-g-P(AMPS-co-AA)/MMT的多功能缓释肥料(MSRF)水凝胶系统。通过FT-IR、TGA、XRD等表征手段证实了水凝胶的成功接枝与交联，扫描电镜清晰展示了其多孔结构。这种"智能土壤调节器"在105天内实现45%的生物降解，降解后释放的MMT黏土还能持续改良周边土壤环境。

Material & methods

实验材料包含：壳聚糖(CTS)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠(AMPS)、丙烯酸(AA)等主要试剂来自Sigma-Aldrich；硝酸铜、硝酸铅、硝酸镉等重金属盐来自SRL印度公司。采用一锅法自由基接枝共聚，以AAPH为引发剂，MBA为交联剂，通过优化AMPS与AA的摩尔比（参见表1）获得最佳溶胀配方VR-3。

Preparation of MSRF hydrogel

MSRF水凝胶的制备采用水相一步接枝法：将亲水性单体同步接枝到CTS主链上，MMT黏土的引入形成双重交联网络。这种"分子脚手架"结构不仅增强了机械强度，其丰富的磺酸基和羧基更成为重金属离子的"分子陷阱"。

Conclusion

研究证实：CTS-g-P(AMPS-co-AA)/MMT复合材料通过自由基接枝共聚成功构建。FTIR显示1710 cm^-1处特征峰证实AA成功接枝，TGA热稳定性提升表明MMT的增强效果。XRD结晶度变化揭示MMT以"纳米增强相"形式均匀分散，这种"有机-无机杂化"结构使其兼具缓释肥料和重金属吸附剂的双重功能。