《Journal of Environmental Chemical Engineering》：DES-assisted MIL-100(Fe) Framework Thin Films supported by Bacterial Cellulose for detecting Benzotriazole UV Filters in Drinking Water
编辑推荐：
摘要高效且可持续的吸附剂对于富集和去除苯并三唑类紫外吸收剂（BUFs）具有重要的意义。本研究通过深共晶溶剂（DES）辅助策略，成功制备了一种细菌纤维素（BC）负载的MIL-100(Fe)复合材料（BC@MIL-100(Fe)/DES）。该复合材料将细菌纤维素的三维纳米纤维网络
摘要
高效且可持续的吸附剂对于富集和去除苯并三唑类紫外吸收剂（BUFs）具有重要的意义。本研究通过深共晶溶剂（DES）辅助策略，成功制备了一种细菌纤维素（BC）负载的MIL-100(Fe)复合材料（BC@MIL-100(Fe)/DES）。该复合材料将细菌纤维素的三维纳米纤维网络与MIL-100(Fe)的高比表面积和孔隙率相结合，形成了具有丰富可及吸附位点的多孔结构。DES促进了MOF颗粒在纤维素基质中的均匀分散，从而防止团聚并提高结构稳定性。BC@MIL-100(Fe)/DES表现出高比表面积（1164 m2/g）以及对BUFs的高效吸附能力。耦合分散固相萃取（DSPE）和气质联用（GC–MS）技术后，该方法能够灵敏、可靠地测定水样中的目标分析物。吸附过程主要受氢键作用、π–π相互作用和静电引力的驱动。本研究为制备基于纤维素的MOF吸附剂用于水污染物分析提供了一种简单且可持续的策略。
引言
快速的城镇化和工业化导致持久性有机污染物的大量积累，对环境的可持续性和人类健康构成严重威胁。苯并三唑类紫外吸收剂（BUFs）凭借其优异的耐光性和化学稳定性，被广泛应用于防晒霜、个人护理产品及各类工业过程中[1], [2], [3]。然而，由于其强环境持久性和生物富集倾向，BUFs已被广泛检测到各种环境介质中，使其难以通过常规处理工艺有效消除[4], [5]。此外，BUFs可在水体环境和生物体内蓄积，对生态系统和公众健康构成潜在风险[6], [7]。因此，它们被归类为全球关注的优先新污染物。在此背景下，开发用于检测和去除BUFs的高效、环保功能材料对于推进环境风险评估和水质保护至关重要。
迄今为止，众多分析方法已被广泛研究用于检测BUFs。这些方法包括高效液相色谱法[8]、荧光光谱法[9]、气质联用法（GC–MS）[10]和液相色谱-串联质谱法[11]。其中，GC–MS因其优异的分离效率、卓越灵敏度和快速分析能力，已成为检测和鉴定BUFs的首选技术。然而，环境样本中复杂的基质和多种干扰因素妨碍了BUFs的高效回收，因此需要适当的萃取和预处理步骤。常用的萃取方法包括液-液萃取（LLE）[12]、固相萃取（SPE）[13]和分散固相萃取（DSPE）[14]。与常规SPE不同，后者通常将吸附剂填充于小柱或柱子中，DSPE则将吸附剂颗粒直接分散于样品溶液中，使吸附剂与目标分析物之间实现更紧密的接触。萃取完成后，将分散的吸附剂从样品基质中分离，随后洗脱保留的分析物进行仪器分析。与传统技术相比，DSPE具有显著的優勢，包括增强的接触效率、简化的操作、减少的溶剂消耗、更快的萃取速度以及更广泛的适用性[15], [16]。当与GC–MS耦合时，这些优化后的萃取程序可实现BUFs的精确定性和定量分析，为评估吸附剂性能提供了有效途径。
值得注意的是，理想的吸附剂应具备发达的孔结构、高比表面积（SSA）以及良好的吸附和传质性能[17]。金属有机框架材料（MOFs）因其可调的孔结构和丰富的活性位点，在去除有机污染物方面展现出巨大潜力[18], [19]。其中，MIL-100(Fe)凭借其优异化学稳定性、发达的孔结构和高吸附容量而备受关注。然而，MOFs通常以粉末形式获得，在水环境中容易团聚。这种团聚导致分散性差、活性位点可及性降低和可回收性受限[20], [21]。相比之下，细菌纤维素（BC）是一种天然纳米生物聚合物，具有三维（3D）纳米纤维网络、高比表面积和良好的力学性能[22], [23]。其多孔结构提供了丰富的吸附位点并增强了传质，尽管其对于某些污染物的吸附容量仍相对有限[24]。因此，将MOFs与BC结合是一种有前景的策略，可同时克服两者的各自局限并提升整体吸附性能和实用性。
深共晶溶剂（DESs）作为绿色且可调的介质，被用于制备BC@MIL-100(Fe)/DES复合材料。在该复合材料中，DES不仅作为溶剂，更作为功能改性剂引入。DES中丰富的氢键基团和极性组分可能增强复合材料的表面极性，并为BUFs提供额外的相互作用位点[25]。此外，DES可能促进MIL-100(Fe)颗粒在BC骨架上的分散，从而改善DSPE过程中活性位点的可及性。DESs的氢键和离子环境可调节表面化学和孔结构，从而增加BUFs可及吸附位点的数量[26]。与传统有机溶剂相比，DESs具有低毒性、可生物降解和温和合成条件等优势，非常适合可持续制备。总体而言，DESs不仅作为绿色溶剂，还作为功能改性剂，可能在DSPE过程中增强BC@MIL-100(Fe)/DES的表面性能和分析物相互作用能力[27]。
本研究提出了一种将DESs、BC和MIL-100(Fe)结合为多功能复合吸附剂的新策略。得益于BC的三维纳米纤维网络和高比表面积，以及MIL-100(Fe)的可调孔结构和丰富活性位点，所得BC@MIL-100(Fe)/DES复合材料表现出增强的结构稳定性和高吸附可及性。在制备BC@MIL-100(Fe)/DES过程中，DES作为环保反应介质发挥作用，可能促进MIL-100(Fe)颗粒在BC表面的均匀分布，有助于复合材料的结构完整性并减少颗粒团聚。DESs、BC和MIL-100(Fe)之间的协同效应促进了BC@MIL-100(Fe)/DES复合材料对BUFs的萃取性能提升。结合GC–MS分析的高灵敏度和高选择性，所开发的方法为水环境中有机污染物的富集和分析提供了一种有前景的途径。
章节摘要
化学试剂
乙酰胺（99%）、二乙胺盐酸盐（DEA-HCl，99%）、甘油（99%）、甜菜碱（98%）、乳酸（99%）和五种BUFs（UV-320、UV-326、UV-327、UV-328和UV-329）购自上海麦克林生化科技有限公司（中国上海）。铁粉（Fe，98%）、硝酸（HNO?，65%）、氢氟酸（HF，49 wt.%）、均苯三甲酸（H?BTC，98%）、乙腈（ACN）、盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）和无水硫酸钠购自
BC@MIL-100(Fe)/DES的表征
通过不同放大倍数下的SEM观察来研究其形态特征。图1a展示了BC的SEM图像，显示了一个三维互联的纤维网络。纳米纤维随机分布并紧密纠缠，形成多孔结构。这种形态归因于纤维素纳米纤维的生物合成和自组装。此外，未检测到明显裂纹或缺陷，表明其具有良好的结构完整性。图1b展示了
结论
本研究成功制备了一种新型的BC@MIL-100(Fe)/DES复合吸附剂，并有效地应用于BUFs的富集和测定。多孔MIL-100(Fe)骨架、BC基材和DESs功能化的协同效应赋予了该复合材料良好的吸附容量、令人满意的回收率和优异的可重复使用性。BC@MIL-100(Fe)/DES的分级多孔结构和丰富的活性位点有效地增强了其对
CRediT作者贡献声明
李荣鹏：方法论、调研、数据整理。林欣彤：软件、资源、调研。李宇芳：论文撰写–审阅与编辑、论文撰写–原始稿件、验证、监督、数据整理。姚中翠：可视化、软件、数据整理。 Thái志刚：论文撰写–审阅与编辑、项目管理、方法论、资金获取。张米：方法论。李文西：调研、数据整理。李莹：方法论、调研、数据整理。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
基于安全与质量协同提升的茶饮关键技术模式优化研究（2026NYCX005C）
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的经济利益/个人关系：Thai志刚报告昆明理工大学提供了行政支持。Thai志刚报告与昆明理工大学的关系包括：受雇关系。Thai志刚
李宇芳|姚中翠|李荣鹏|林欣彤|李莹|张米|李文西|Thai志刚
昆明理工大学科学与生命科学学院，中国昆明 650500
