新型仿生納米材料可用于去除農業化學污染物

　　近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所質量安全課題組成功制備了新型三元仿生納米復合材料（LDH@PDA@MPNs），并解析了其結構特征、農業化學污染物吸附識別性能和控制去除機理。相關研究成果發表于《危險材料雜志》（Journal of Hazardous Materials）。

新型三元仿生納米復合材料制備原理及其污染物控制去除機制。中國農科院供圖

　　研究表明，貽貝具有驚人的粘附性能和機械性能，這種超強粘彈性主要源于足腺分泌的粘蛋白，其可與三價鐵離子通過化學配位和共價交聯作用形成高分子網狀彈性聚合物。

　　受此啟發，研究團隊通過自氧化聚合將多巴胺均勻修飾在二維層狀雙金屬氫氧化物表面，形成聚多巴胺仿生界面（LDH@PDA）；利用含兒茶酚基團的單寧酸與三價鐵離子的金屬—有機絡合反應，在聚多巴胺仿生界面上錨定具有多孔結構的金屬—多酚網絡，借助PDA和金屬—多酚網絡的界面協同互作，賦予材料更多表面活性位點，進而提升其粘附和吸附特性。

　　結合納米結構表征和物理化學性能分析技術，該研究發現，新型三元仿生納米復合材料LDH@PDA@MPNs具有隨機卷曲顯微結構和海綿狀或泡沫狀表層，與貽貝附足足絲—黏蛋白的生物有機界面構造和微觀形貌十分相似。

　　研究結果還證實，該仿生材料可通過π-π共軛和氫鍵作用的協同識別原理，對農業化學污染物孔雀石綠和結晶紫進行高選擇性吸附。該團隊揭示了其污染控制去除機理遵循Freundlich靜態吸附模型、偽二階動力學吸附模型和熱力學自發吸熱過程，其最大吸附量分別為89.608 mg/g 和40.481 mg/g。

　　該研究為制備新型仿生納米吸附材料，研發污染控制去除技術，提高農產品質量安全水平提供了新路徑。

　　該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、國家大宗蔬菜產業技術體系及中國農科院科技創新工程等項目的資助和農業農村部蔬菜質量安全控制重點實驗室的支持。