基于埃洛石的温度自驱动纳米吸附剂：高效选择性除铅新策略

《Separation and Purification Technology》：Self-diffusing halloysite-based adsorbent for efficient and selective lead removal

　　本文报道了一种温度响应型埃洛石纳米管（HNTs）吸附剂，通过接枝聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）聚合物刷实现纳米马达运动的可逆调控。该Ag@PNIPAM/HNTs-Cys材料在过氧化氢（H2O2）驱动下产生自推进气泡，显著提升对低浓度Pb(II)的吸附效率（49.936 mg·g?1，40分钟达饱和），去除率达98%且5次循环后仍保持90%吸附容量。该智能纳米系统为血液中铅污染治理提供了新思路。

　　

亮点

材料和设备

4-溴苯硼酸（4BrPBA, 97%）、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM, 98%）、半胱氨酸（L-Cys, 98%）、N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC, 98%）、N-羟基琥珀酰亚胺（NHS, 98%）、(3-氨丙基)三甲氧基硅烷（APTES, 97%）、硝酸银（AgNO₃, 99%）、油胺（OAm, 80–90%）、十二烷基硫酸钠（SDS, ≥92.5%）、抗坏血酸（AAc, ≥99.0%）、五甲基二乙烯三胺（PMDETA, 99%）和过氧化氢（H₂O₂, 30 wt%水溶液）均购自供应商。

Ag@PNIPAM/HNTs-Cys的设计与表征

在多功能材料的设计合成中，需精细规划各官能团的修饰顺序以减少相互干扰。基于埃洛石纳米管（HNTs）独特的空腔结构及内外表面性质差异，功能化修饰通常由内向外进行，但并非绝对。图1详细展示了Ag@PNIPAM/HNTs-Cys纳米马达的合成步骤。

结论

我们成功开发出温度敏感性纳米马达吸附剂Ag@PNIPAM/HNTs-Cys，其通过自推进机制对Pb(II)展现出高效吸附性能。通过将银纳米颗粒封装于HNTs内并包覆PNIPAM聚合物刷，马达运动由过氧化氢分解调控。温敏性PNIPAM刷可实现马达速度的自适应调节：低于最低临界溶液温度（LCST）时，马达运动加速；高于LCST时聚合物链塌缩，有效抑制气泡生成从而减速。这种“分子刹车”机制使吸附过程可在45°C附近实现动态调控，为智能纳米吸附剂在环境修复与生物医学领域的应用提供了新范式。