废旧PET升级再造为Zn-MOF复合壳聚糖-PEG半互穿网络泡沫：高效吸附刚果红染料的机制研究与再生应用

这篇研究创新性地将废旧PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）升级再造为锌基金属有机框架（Zn-MOF），并与壳聚糖（CS）/聚乙二醇（PEG）半互穿网络（semi-IPN）复合，开发出多孔泡沫吸附剂。该材料对刚果红（CR）染料展现出卓越吸附性能（585?mg/g，20分钟去除率>97%），并通过密度泛函理论（DFT）揭示了MOF主导的氢键与静电吸附机制。其六次循环后仍保持95%效率，为塑料污染治理与废水净化提供了绿色解决方案。

　　

Highlight

本研究通过将PET废料衍生的Zn-TPA MOF整合到壳聚糖（CS）/聚乙二醇（PEG）半互穿网络（semi-IPN）中，制备出具有超高孔隙率和机械稳定性的复合泡沫。该材料在刚果红（CR）吸附中表现惊艳——仅需5毫克吸附剂即可在200 ppm浓度下实现550 mg/g的吸附容量，20分钟内清除率高达99%，远超传统CS泡沫和多数MOF基吸附剂。

Materials

实验采用家庭废弃PET瓶为原料，壳聚糖（CS，20 kDa，75%脱乙酰度）购自Himedia实验室，锌醋酸二水合物（Zn(CH₃CO₂)₂·2H₂O）、聚乙二醇6000（PEG-6000）及刚果红（CR）等试剂均来自标准供应商。

Synthesis and characterization of Zn-TPA MOF

通过180°C水热解聚PET获得对苯二甲酸（TPA），再与醋酸锌在DMF中室温反应生成Zn-TPA MOF。该MOF具有独特的层状结构和配位不饱和锌位点，为染料吸附提供丰富活性位点。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）证实了MOF的成功合成，扫描电镜（SEM）显示其均匀分散于CS/PEG基体中。

Conclusion

Zn-TPA@CS/PEG泡沫展现出三大优势：

1. 1.

   超快动力学：CR吸附在20分钟内达平衡，符合准二级动力学模型；

2. 2.

   超高容量：实验最大吸附量达585 mg/g，DFT计算显示MOF与CR结合能高达-919.55 kcal/mol；

3. 3.

   超强再生性：六次吸附-脱附循环后性能几乎无衰减，突破传统MOF材料易粉化的局限。

该工作为"以废治污"提供了创新范式，同时解决了塑料污染和水体净化的双重挑战。