研究背景
近年來由于工業和人類活動加劇，空氣/水污染問題愈發的嚴峻，并且受到了人們極大的關注。作為一種吸附材料，活性炭因其孔隙結構發達、官能團豐富、高機械強度和耐酸堿性能等特性而被廣泛應用于對污染物的去除。
關鍵問題
盡管活性炭相較于其他商業吸附劑具有無可比擬的優勢，但是其表面存在豐富的含氧官能團，由于氫鍵作用會對水分子會表現出高親和力。在實際應用中，環境中水分子會與目標污染物發生競爭吸附，最終導致活性炭對目標吸附物的吸附能力降低。然而，在不犧牲吸附性能的情況下提高活性炭的疏水性極具挑戰性。
研究內容
技術方案：
針對上述挑戰，張友法教授研究團隊以丙基三氯硅烷為單層分子刷源，活性炭表面羥基為活性位點，通過共價接枝方式在活性炭多孔結構中構筑單層疏水烷烴鏈。通過對疏水烷烴鏈長度的精準篩選，保留原有孔隙結構的基礎上實現了活性炭的高疏水性。
技術優勢：
在高相對濕度(90%)條件下，依舊能有效吸附甲苯(吸附量為2.34 mmol g?1)等揮發性有機化合物(VOCs)。疏水活性炭對水中浮油、乳化油和重油等油滴的捕獲能力也顯著優于未改性活性炭。在120 min內，疏水活性炭可以將oill-water乳液的化學需氧量(COD)從3968 mg L?1降低至0 mg L?1。
此外，疏水活性炭益于其靜電相互作用和表面疏水性，除對有害微生物小球藻(97.56%)和藻毒素(96.23%)的去除率也遠遠優于初始活性炭。
展望
上述結果表明，疏水活性炭綜合了多孔材料和疏水性材料的優勢使其在空氣污染控制和飲用水安全方面的應用前景廣闊。
該工作以“3D Monolayer Silanation of Porous Structure Facilitating Multi‐Phase Pollutants Removal”為題，發表在國際知名期刊《Small》上，并入選期刊封面文章。文章第一作者是東南大學季延正博士，通訊作者為張友法教授。該工作獲得了國家自然科學基金資助。
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