中南林业科技大学郭鑫副教授课题组在三维网状荧光纳米纤维素水凝胶用于重金属吸附上取得新进展

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现代工业的迅猛发展给人们的生产、生活带来一些负面影响，诸如重金属污染频发等等。重金属不能被微生物降解，在环境中只会以多种形态迁移、转化，最终通过食物链富集对人类生命健康造成严重威胁。因此，设计和制造高效、绿色、智能重金属吸附材料成为国内外研究人员的重点。

水凝胶被认为是去除重金属的有效吸附剂，因为水凝胶自身具有丰富的化学官能团和三维孔洞结构。在此基础上，郭鑫副教授课题组重点研发了基于碳量子点和纳米纤维素的三维网状荧光水凝胶，该新型凝胶可作为去除重金属的高效吸附剂和重金属浓度检测的高灵敏度传感器。图1显示了以纳米纤维素和碳量子点为主要组分的荧光水凝胶的合成。纳米纤维素提供与蓝色荧光碳量子点相连接的天然骨架，并在小分子单体和交联剂的辅助下，构建出三维网络结构，成为重金属离子吸附过程中优良的聚集器。包裹在三维网状结构中的碳量子点不仅是响应重金属离子的荧光源，也是诱导重金属离子聚集的吸附位点。

图 1荧光纳米纤维素水凝胶的制备机理

图2显示了荧光纳米纤维素水凝胶吸附重金属和荧光检测机理。将合成的荧光纳米纤维素水凝胶样品放入含重金属离子的溶液中，荧光纳米纤维素水凝胶表面化学基团诱导溶液中重金属离子初步富集；荧光纳米纤维素水凝胶内部纳米纤维素骨架作为吸附聚集体，加速重金属离子的扩散和聚集；内部三维网络结构提供大量离子传输通道，促进重金属离子从外部扩散到内部。同时，碳量子点被包裹在水凝胶的三维网状结构中，提高荧光信号强度、稳定性，用于重金属离子浓度的快速、高灵敏检测。

图2重金属吸附和荧光检测机理

以上成果发表在Journal of Materials Chemistry A (J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 27081-27088)。论文的第一作者和通讯作者为中南林业科技大学理学院郭鑫副教授。

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta11502a#!divAbstract

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