近日，化学领域国际权威期刊Carbohydrate Polymers（IF：12.5）在线发表了制药工程学院侯晓虹教授课题组在金属有机骨架材料去除微塑料研究领域的最新研究成果，论文题目为“Enhancing microplastics capture in high-flux aquatic environments via the fabrication of a ZnCo-bimetallic-augmented calcium alginate carbon aerogels”。

微塑料（MPs）是指直径小于5 mm的塑料碎片或者颗粒，其作为一种新兴的环境污染物，对整个生态系统中生物的生存和发展构成严重威胁。MPs极易在水生环境中积累，并被海洋生物吸收，导致环境污染和海洋生态系统的破坏，甚至诱导人类血栓、癌症的发生。吸附分离技术凭借其低能耗优势被广泛应用于MPs治理。尽管高吸附性能的吸附剂能有效去除MPs，但吸附过程中的低通量特性使其在大规模废水处理中效果欠佳。如何从高通量水环境中去除MPs是亟待解决的难题。

本研究选择ZnCo-ZIF作为吸附剂，将其原位“生长”于海藻酸钙（Alg）骨架上，经过热处理制备了具有整体结构的锌钴双金属增强海藻酸钙碳气凝胶复合材料（ZnCo/Alg@CAs）。原位合成策略的引入既能防止金属离子聚集导致结构坍塌，又能增强碳材料的结构稳定性，从而提升实际应用中的耐久性和有效性。同时，双金属材料的引入使得该复合材料的吸附性能显著优于单一金属材料。这种协同效应增强了材料对MPs的亲和力，从而实现更高效的捕获与去除。值得注意的是，将ZnCo/Alg@CAs置于密闭装置中，并与蠕动泵连接构成闭环系统，可实现对水环境中的MPs的持续清除，这对于大规模去除水中的MPs至关重要。实验结果表明，ZnCo/Alg@CAs材料对多种MPs展现出卓越的去除能力（1673-1989 mg/g）、快速的动力学响应（100 min）和较高的水通量（4431 L/(h·m²)）。此外，该材料还表现出抗干扰特性，可抵抗多种干扰阴阳离子、酸碱及腐植酸的侵蚀。傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和密度泛函理论计算分析证实该体系的主要吸附机制源于氢键、p-p堆积与物理截留的协同效应。本研究为制备高效吸附剂以快速净化高通量水环境中的MPs污染物提供了新的策略。通过构建动态流动吸附系统，能够克服传统静态吸附方法的通量限制，推动MPs捕获从实验室研究向实际应用转化。

我校2024级博士研究生李盈盈为论文第一作者，制药工程学院侯晓虹教授和徐爽副教授为共同通讯作者，沈阳药科大学为唯一通讯单位。该项目得到了国家自然科学基金项目（82273898）和辽宁省自然科学基金项目（2023-BS-115）的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124434