综述：先进吸附剂在微纳塑料污染治理中的维度工程

本综述创新性地提出基于结构维度（0D、1D、2D、3D及多维）的微纳塑料（MNPs）吸附剂分类框架，系统阐述了维度工程策略如何通过调控材料结构特性优化吸附性能。文章深入剖析了不同维度材料的吸附机理（包括静电作用、π-π堆积、疏水效应等），指出多维复合材料能通过协同效应突破单一材料局限性，为开发高效、可持续的MNPs治理技术提供了重要理论指导与实践方向。

　　

mechanistic and performance foundations for adsorbent design in MNPs removal

吸附技术通过物理/化学作用力实现微纳塑料（MNPs）的捕获与分离。物理吸附依赖范德华力、静电作用等弱相互作用，而化学吸附涉及更强键合（如配位键、氢键）。MNPs与吸附剂的相互作用遵循三阶段扩散模型：边界层外扩散、内部孔道扩散及活性位点吸附。关键性能指标包括吸附容量、选择性和可重复使用性，这些特性直接受材料维度结构调控。

zero-dimensional materials

零维材料（如Fe₃O₄纳米颗粒）凭借各向同性的纳米尺度结构与高比表面积，通过表面活性位点（金属位点、悬空键）与MNPs发生物理吸附。化学吸附则依托官能团修饰（如氨基、羧基）增强特异性结合。磁性纳米粒子可通过外部磁场实现吸附剂回收，但存在易团聚和潜在生态毒性等挑战。

one-dimensional materials

一维材料（碳纳米管、电纺纳米纤维）通过纵向孔道结构实现MNPs的物理截留。疏水相互作用与π-π堆积是主要吸附机制，尤其适用于芳香族聚合物（如聚苯乙烯PS）。碳纳米管的中空结构可高效捕获100 nm以下颗粒，但制备成本高且功能化策略需优化。

two-dimensional materials

二维材料（氧化石墨烯GO、层状双氢氧化物LDH）具有原子级厚度与超大比表面积。其层间通道可通过调控间距实现尺寸选择性吸附，表面丰富官能团（羟基、环氧基）提供多重作用位点。GO与MNPs间可通过氢键、π-π堆积及静电吸引协同作用，但机械脆性限制了实际应用规模。

three-dimensional materials

三维材料（水凝胶、气凝胶、生物炭）构建了多级孔道网络，兼具高吸附容量与结构稳定性。生物炭通过高温碳化保留植物原始孔道，可实现MNPs的物理捕获与表面官能团键合。壳聚糖海绵依托氨基/羟基与MNPs形成氢键，但传质效率与再生性能仍需提升。

multidimensional composites

多维复合材料整合不同维度材料的优势，例如磁性纳米粒子修饰的碳纳米管（1D/0D）兼具定向回收与高吸附容量，GO增强水凝胶（3D/2D）显著提升机械强度与吸附动力学。这类材料通过维度协同效应突破性能瓶颈，但制备工艺复杂且成本较高。

conclusions and outlook

维度工程为MNPs吸附剂设计提供了系统性研究范式。未来需重点突破：1）开发低成本绿色制备技术 2）深化多尺度传质机理研究 3）构建智能响应型材料 4）建立标准化性能评价体系 5）推动吸附-降解协同技术集成。通过跨维度材料创新，有望实现MNPs治理技术向高效化、精准化与可持续化方向发展。