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山東大學劉鴻志教授團隊 Adv. Funct. Mater.:近紅外倍半硅氧烷基雜化氣凝膠 - 同時實現(xiàn)對抗生素檢測與光降解
2023-05-20  來源:高分子科技

  近年來,倍半硅氧烷基多孔聚合物(PCSs)引起了科學家密切關(guān)注,因為它們具有大的比表面積和豐富的孔隙,可以提供足夠的結(jié)合點和良好的傳輸通道,以及優(yōu)異的物理和化學穩(wěn)定性等。然而,這些材料大多是高度交聯(lián)的不溶性粉末。很難將它們應用于大尺寸的設(shè)備,工業(yè)應用受到很大限制。將不溶性多孔材料與柔性聚合物基體共混對實現(xiàn)其可加工性具有重要意義,并能夠產(chǎn)生新型功能器件,為克服多孔材料“難加工”的局限性提供新思路。




  近日,山東大學化學與化工學院劉鴻志教授團隊設(shè)計并制備了一種倍半硅氧烷基有機—無機雜化近紅外發(fā)射多孔聚合物,能夠?qū)崿F(xiàn)同時高靈敏度檢測和光降解抗生素,檢測限極低,僅為0.29 μM,且在沒有額外的氧化劑或pH控制的情況下,表現(xiàn)出出色的抗生素陽光驅(qū)動光降解活性。隨后將該多孔聚合物與柔性殼聚糖進行共混,成功制備成了一種新型雜化氣凝膠,實現(xiàn)了不溶性倍半硅氧烷基交聯(lián)多孔聚合物的再加工,并將該氣凝膠成功運用于抗生素(鹽酸四環(huán)素TH)的檢測與規(guī);到狻⒉蝗苄远嗫撞牧吓c柔性聚合物基體共混對實現(xiàn)其可加工性具有重要意義,并能夠產(chǎn)生新型功能器件,為克服多孔材料難加工局限性提供新途徑。相關(guān)研究成果以“Dual-Function Near-Infrared Emitting Aerogel-Based Device for Detection and Sunlight-Driven Photodegradation of Antibiotics: Realizing the Processability of Silsesquioxane-Based Fluorescent Porous Materials”為題發(fā)表在期刊Advanced Functional Materials上。

1.近紅外發(fā)射倍半硅氧烷基氣凝膠的合成路線


圖2.(a)在有其它抗生素存在的情況下,PCS-CZ-O-DCM對TC的選擇性檢測。(b)加入不同濃度的TC水溶液后PCS-CZ-O-DCM的發(fā)射光譜。(c)不同溶液中TC對PCS-CZ-O-DCM的淬滅效率。(d)不同pH值的水溶液對PCS-CZ-O-DCM檢測TC的影響。(e)浸泡在純水和TC水溶液中的PCS-CA的熒光光譜。(f)TC(綠色)與其它抗生素的歸一化紫外-可見吸收光譜,以及PCS-CZ-O-DCM在水溶液中的激發(fā)(藍色)和發(fā)射(紅色)光譜之間的重疊。


圖3.(a)PCS-CA和PCS-CZ-O-DCM對TC的光降解時間曲線(b)PCS-CA氣凝膠對TC降解的可重復利用性(c)光催化裝置在戶外的照片(d)自然光下,PCS-CA和PCS-CZ-O-DCM對不同濃度(1-200mgL-1)TC的降解效率。


圖4.(a)連續(xù)操作的流動裝置用于對抗生素的光降解。 (b)流動裝置在紫外燈下對TC(100 mgL-1)的光催化時間曲線。(c)流動裝置的可重復使用性。(d)流動裝置對不同濃度的TC的降解效率


  該工作是團隊近期關(guān)于近紅外倍半硅氧烷基多孔材料研究的最新進展之一。在過去的幾年中,近紅外發(fā)光材料越來越受到關(guān)注。目前,高效的近紅外發(fā)射器大多依賴于過渡金屬與稀土金屬的配合物,其可用性差導致了應用性和擴展性問題。在這方面,有機近紅外發(fā)射分子因其易于制備、性能可調(diào)和成本低而作為一種有價值的替代品而受到越來越多的關(guān)注。然而,純有機近紅外發(fā)射分子往往存在機械強度和熱穩(wěn)定性不足的問題;\型倍半硅氧烷單元可以化學鍵合到有機近紅外發(fā)光分子上,以提高它們的穩(wěn)定性。過去幾年中,該團隊成功制備了一系列有機近紅外發(fā)射倍半硅氧烷基材料,分別應用于抗生素檢測與降解(ACS sustainable Chem. & Eng., 2022, 10, 22, 7309–7320),離子檢測與吸附(ChemPlusChem 2019, 84, 1630-1637; Sens. Actuators, B 2020, 319, 128154.)以及碘的檢測與吸附Polymer 2022, 248, 124788;EURPOLYM J 2023, 192, 112072.)等。


  原文鏈接: https://doi.org/10.1002/adfm.202214875

  下載:Dual-Function Near-Infrared Emitting Aerogel-Based Device for Detection and Sunlight-Driven Photodegradation of Antibiotics: Realizing the Processability of Silsesquioxane-Based Fluorescent Porous Materials

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