异孔共价有机骨架的磁性纳米球和电纺膜可去除色素并有效回收农药

ACS Appl. Mater.Interfaces：基于异孔共价有机骨架的磁性纳米球和电纺膜可轻松去除植物色素并有效回收农药

DOI: 10.1021/acsami.0c01608

对食品安全性进行非目标分析需要选择性去除干扰基质和高效回收有害化学物质。诸如共价有机骨架（COFs）之类的多孔材料在通过尺寸选择性吸附基质分子方面显示出广阔的应用前景。考虑到干扰基质的复杂性，研究者制备了晶体异孔COFs，其两种孔的大小与几种常见植物色素的孔径相当，这是植物样品分析中的主要干扰基质。通过控制COFs在Fe3O4纳米颗粒表面上的生长或通过简便的共静电纺丝方法，分别制备了基于异孔COFs的磁性纳米球或电纺纳米纤维薄膜。纳米球和薄膜均保持了COFs的双孔结构，并显示出良好的稳定性和出色的可重复使用性。通过简单的磁分离或浸没操作，它们分别成功地用于从四种蔬菜样品的提取物中完全去除植物色素并高效回收15种农药，回收率分别在83.10〜114.00%和60.52〜107.35%之间。与基于膜的过滤相比，基于膜的浸渍操作可提供更好的样品预处理性能。这项工作强调了异孔COFs在非目标分析样品预处理中的巨大应用潜力，从而为食品安全分析、环境监测等领域实现高性能样品制备开辟了新途径。

图1.（a）COFs的SEM图像。比例尺=3.0μm。（b）COFs和MCOFs的N2吸附-解吸等温线。（c）COFs和MCOFs的孔径分布。（d）Fe3O4、（e）Fe3O4@SiO2-NH2和（f）MCOFs的（d-f）TEM图像。（g）COFs、Fe3O4、Fe3O4@SiO2-NH2和MCOFs的FT-IR光谱和（h）XRD衍射图。（i）Fe3O4、Fe3O4@SiO2-NH2和MCOFs的磁滞回线。插入图显示了在没有磁体或有磁体的情况下的MCOFs溶液。

图2.优化植物色素去除条件。（a）在不同缓冲液（pH 6.0）中添加3 mg/mL MCOFs前后，植物色素的UV-Vis吸收光谱。插图显示了用MCOFs处理后的溶液照片。 （b）在不同缓冲液中使用3 mg/mL或1 mg/mL MCOFs去除植物色素的百分比。（c）加入1 mg/mL MCOFs后，植物色素的时间依赖性UV-Vis吸收光谱。（d）随时间变化的植物色素去除率。

图3.从MCOFs中提取植物色素和MCOFs的重复使用。（a）洗脱液的紫外-可见光谱。（b）不同洗脱液的洗脱效率（Ee%）。插图显示洗脱液的照片。（c）不同洗脱时间的洗脱效率。（d）MCOFs从菠菜提取物中去除植物色素的可重复使用性。

图4.（a）纯PAN膜的数字照片和（b）SEM图像。（c）PAN@COFs薄膜的数码照片和（d）SEM图像。比例尺=3.0μm。（e）COFs、PAN和PAN@COFs薄膜的XRD图谱和（f）FT-IR光谱。（g）PAN和PAN@COFs膜的N2吸附-解吸等温线。（h）PAN@COFs膜的孔径分布。在此，使用含20.0wt% COFs负载的PAN@COFs膜。

图5.在（a-c）过滤或（d-f）浸入模式下使用PAN@COFs膜去除植物色素。（a）在过滤模式下去除植物色素的图示。给出了菠菜提取物过滤处理前后的数码照片。（d）用PAN@COFs膜浸泡处理不同时间之前和之后的菠菜提取物的数码照片。 （b，e）50 mg PAN@COFs薄膜在不同COFs负载比例下的植物色素去除效率。 （c，f）不同数量的20.0wt%PAN@COFs膜的植物色素去除效率。

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文章来源：易丝帮