可调谐二维共价网络用于电荷选择性去除废水中的有毒染料

可调谐的二维共价网络，用于电荷选择性去除废水中的有毒染料合成染料是纺织工业中的常见成分，但是由于它们的普遍用途，它们通常会从工业废水中进入水体，污染水质并威胁水的安全。

去除这些污染性染料可以通过吸附来实现，其中染料被收集在高度多孔材料的孔中，该材料从水中from出污染物并将其捕获在孔中。

化学助理教授Dinesh Shetty博士用称为杯芳烃的有机大环创建了可调谐的二维聚合物网络，该网络可以选择性地吸附废水中的有毒染料。

Shetty博士是哈里发大学催化与分离中心(CeCaS)的成员，该中心是KU的18个专业研究中心之一。CeCaS研究旨在为当今多个行业面临的化学工程挑战开发实用的解决方案。Shetty博士与纽约大学阿布扎比分校的研究人员合作，开发了一种新型结构，利用杯芳烃可以选择性，高效地去除废水中的染料。他们的工作最近发表在《化学学会杂志》上，并作为封面文章出现。

杯芳烃是碗状的有机分子，由限定的疏水腔组成。这种独特的功能允许主客体化学反应，其中杯芳烃充当小分子和/或离子的主体。

Shetty博士解释说：“ Calixarene分子已被广泛用作通用的超分子构建基块。” “这归因于它们采用不同构象的能力，这是指分子中原子的空间排列，以及它们相对容易被官能化的能力，这是指杯芳烃如何容易地承担新的功能，特征，或通过改变其表面化学性质来改变其性能。”

对于杯[4]芳烃而言尤其如此，其中芳环由四个芳族环组成。杯芳烃作为优秀的吸附剂，但是以单体形式，它们可以溶解在某些溶剂中，这会阻碍其实际使用。

但是，在宏观体系中，杯芳烃几乎不溶于每种溶剂，特别是在水中。

为了创建具有宏观结构的杯芳烃，Shetty博士和他的团队转向了共价有机骨架或COF。COF是一类材料，它们通过有机成分之间的反应形成二维或三维结构，从而形成牢固的共价键，从而形成多孔的晶体材料。

Shetty博士解释说：“由于它们的定义明确的结构，可调节的孔功能性和良好的化学稳定性，它们已被证明是多孔材料的重要一类。”

给杯芳烃一个宏观的体系结构是非常具有挑战性的，但是如果成功的话，可以将它们合并到实际的平台中，例如药筒或膜中的粉末。

尽管很少有研究人员试图用杯状芳烃等多环或大环分子构建COF，但Shetty博士的团队意识到，基于杯芳烃的COF是从工业废水中去除有毒染料的理想方法。

Shetty博士与NYUAD的Trabolsi研究小组合作，开发了首个基于杯芳烃的COF的机织结构，使2D网络可以针对每种应用进行微调。他们通过在有机分子之间建立共价键来连接杯[4]芳烃，将它们连接在一起，然后通过将一个杯芳烃插入另一个碗形碗中，从而有效地堆叠这些链，从而将这些杯芳烃链交织在一起。

合成的COF表现出明确的晶格结构，表明两种COF都具有高度结晶性，并具有大量用于吸附的孔。通过改变溶液中杯芳烃单元的浓度，可以改变COF中的堆叠方向，这意味着研究人员既可以创建互穿的(意为链状的)框架，也可以创建非互穿的框架。所得的COF具有包含杯芳烃腔的波浪状层，使其成为吸附小分子的有吸引力的候选物。

研究人员通过将其用于从水性混合物中选择性去除阳离子染料的方法，验证了材料的能力。

重要的是，创建具有组织的孔的结构会增加污染物分子与吸附剂之间的分子相互作用数量。有趣的是，由研究团队开发的COF对测试混合物中的阳离子染料具有极高的选择性，而无需考虑分子的大小。COF还显示出高度带负电的表面电荷，可选择性去除染料分子。

Shetty博士说：“凭借固有的疏水腔，阴离子表面以及在膜中形成这些COF的可能性，我们的工作有可能将杯芳烃化学带入令人兴奋的材料科学视野。”