愛美之心，人皆有之。在現代社會中，花花綠綠、各色各樣的衣服琳瑯滿目，而這些五顏六色的服裝離不開各式各樣的染料。目前，染料在紡織、造紙和皮革制造業中起著舉足輕重的作用，每年全球都將生產約160萬噸染料。然而在使用染料的過程中，很大一部分染料會作為廢物流失，造成主要的水源污染。甚至一些染料還存在劇毒，對人類健康構成了嚴重威脅。因此，開發高效的工業廢水除染料技術顯得越來越重要。

在眾多染料去除技術當中，吸附技術以其操作簡單、成本低、可設計性好等優點成為最有發展前途和最有效的技術之一。而對于吸附技術而言，選擇合適的吸附劑是吸附技術有效性的關鍵。

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（圖片來源：J Mol. Liq.）

納米金剛石(Nanodiamonds, ND)是一種新型的碳納米材料，具有體積小、比表面積大、成本低等優良性質。這些特性使ND易于用不同的試劑進行修飾，并為吸附過程提供了足夠的活性位點，因而使其被認為是環境處理中最有前途的吸附劑之一。

基于此，來自南昌大學化學學院張小勇教授以及清華大學化學系危巖教授選用離子液體(ILs)3-正十六烷基-1-乙烯基咪唑溴鹽([C16VIm+][Br-])為改性單體，通過Michael加成反應設計合成了一種基于離子液體修飾的ND復合材料——ND@IL，并用于偶氮染料的高效吸附。示意圖如圖1所示。

圖1. ND@IL復合材料的制備示意圖

（圖片來源：J Mol. Liq.）

研究人員首先通過NMR、FTIR等表征證明了通過兩步反應法，成功將(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)以及離子液體[C16VIm+][Br-]接枝到了ND上，并制備出ND@IL復合材料。如圖2所示，隨后利用熱重分析不同溫度下的失重比例，進一步佐證了復合材料的成功制備。

圖2. ND、ND-NH2、ND@IL復合材料的紅外以及熱重分析

（圖片來源：J Mol. Liq.）

除了上述表征外，研究人員通過TEM、EDS能譜分析以及XPS測試，從形貌以及元素變化也能觀測到接枝前后材料的變化，如圖3、4所示。

圖3. 接枝前后的TEM圖像以及接枝后的EDS譜圖

（圖片來源：J Mol. Liq.）

圖4. 接枝前后材料的XPS譜圖

（圖片來源：J Mol. Liq.）

材料的制備，目的便是投入實際染料吸附體系中的應用。在實際染料污染控制和處理中，吸附平衡時間是預測吸附劑可行性和效率的關鍵因素。研究人員選用剛果紅(CR)作為偶氮染料的代表，研究了ND@IL對CR的吸附動力學以及吸附容量。如圖5所示，ND@IL復合材料吸附CR的量在前5 min迅速增加，到39 min時吸附量達到226.4 mg g-1。而未經IL修飾的ND材料在49 min時的吸附量僅達到61.1 mg g-1，這歸因于未修飾的ND材料表面吸附位點較少。

圖5. ND@IL對CR的吸附動力學以及吸附容量曲線

（圖片來源：J Mol. Liq.）

隨后，研究人員還對該吸附體系的吸附等溫曲線、最佳吸附溫度以及吸附劑的循環利用性能進行了深入研究。篇幅有限，感興趣的讀者可以點擊閱讀原文前往。

總之，本文報道了一種通過Michael加成反應改性的基于離子液體與納米金剛石的新型吸附復合材料——ND@IL。由于疏水烷基鏈和離子嵌段的引入，使得ND@IL復合材料能作為去除有色溶液中偶氮染料剛果紅的高效吸附劑。這項工作將為ND基復合材料的環境吸附應用提供一條新的途徑。

原文鏈接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167732219351086

原文作者：

Guang Yang, Hongye Huang, Junyu Chen, Defu Gan, Fengjie Deng, Qiang Huang, Yuanqing Wen, Meiying Liu, Xiaoyong Zhang and Yen Wei

DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111874