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山東大學(xué)劉鴻志教授團(tuán)隊(duì) Adv. Funct. Mater.:近紅外倍半硅氧烷基雜化氣凝膠 - 同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)抗生素檢測(cè)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(xué)家密切關(guān)注,因?yàn)樗鼈兙哂写蟮谋缺砻娣e和豐富的孔隙,可以提供足夠的結(jié)合點(diǎn)和良好的傳輸通道,以及優(yōu)異的物理和化學(xué)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(yīng)用于大尺寸的設(shè)備,工業(yè)應(yīng)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(duì)實(shí)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(xué)化學(xué)與化工學(xué)院劉鴻志教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了一種倍半硅氧烷基有機(jī)—無機(jī)雜化近紅外發(fā)射多孔聚合物,能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)高靈敏度檢測(cè)和光降解抗生素,檢測(cè)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(dòng)光降解活性。隨后將該多孔聚合物與柔性殼聚糖進(jìn)行共混,成功制備成了一種新型雜化氣凝膠,實(shí)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(yùn)用于抗生素(鹽酸四環(huán)素TH)的檢測(cè)與規(guī);到狻⒉蝗苄远嗫撞牧吓c柔性聚合物基體共混對(duì)實(shí)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(duì)TC的選擇性檢測(cè)。(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(duì)PCS-CZ-O-DCM的淬滅效率。(d)不同pH值的水溶液對(duì)PCS-CZ-O-DCM檢測(cè)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(lán)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(duì)TC的光降解時(shí)間曲線(b)PCS-CA氣凝膠對(duì)TC降解的可重復(fù)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(duì)不同濃度(1-200mgL-1)TC的降解效率。


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


  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于近紅外倍半硅氧烷基多孔材料研究的最新進(jìn)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(dǎo)致了應(yīng)用性和擴(kuò)展性問題。在這方面,有機(jī)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(jià)值的替代品而受到越來越多的關(guān)注。然而,純有機(jī)近紅外發(fā)射分子往往存在機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性不足的問題;\型倍半硅氧烷單元可以化學(xué)鍵合到有機(jī)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(tuán)隊(duì)成功制備了一系列有機(jī)近紅外發(fā)射倍半硅氧烷基材料,分別應(yīng)用于抗生素檢測(cè)與降解(ACS sustainable Chem. & Eng., 2022, 10, 22, 7309–7320),離子檢測(cè)與吸附(ChemPlusChem 2019, 84, 1630-1637; Sens. Actuators, B 2020, 319, 128154.)以及碘的檢測(cè)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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