［本站(zhàn)訊］近日，化(huà)學與化(huà)工學院劉鴻志教授團隊在倍半矽氧烷/殼聚糖雜化(huà)氣凝膠制備和應用研究中取得新(xīn)進展。研究組設計、制備了(le)一(yī)種有機—無機雜化(huà)近紅外發射的倍半矽氧烷基多孔聚合物，随後與柔性殼聚糖進行共混，制備成一(yī)種氣凝膠器(qì)件，解決了(le)不溶性倍半矽氧烷基多孔聚合物的“再加工”難題，爲拓寬多孔材料的應用範圍提供了(le)新(xīn)思路(lù)。研究組所制備的氣凝膠裝置可以實現抗生(shēng)素（鹽酸四環素TH）的精确檢測與批量化(huà)高效降解，表明其在環境保護等領域具有重要應用價值。相關研究成果以“Dual-Function Near-Infrared Emitting Aerogel-Based Device for Detection and Sunlight-Driven Photodegradation of Antibiotics: Realizing the Processability of Silsesquioxane-Based Fluorescent Porous Materials”爲題發表在頂級期刊Advanced Functional Materials(一(yī)區Top期刊，IF=19.924, DOI: 10.1002/adfm.202214875)。第一(yī)作(zuò)者是來自日本群馬大學的國際交流生(shēng)Qingzheng Wang，通訊作(zuò)者是劉鴻志教授和群馬大學Masafumi Unno教授，山東大學爲第一(yī)作(zuò)者和通訊作(zuò)者單位。
鹽酸四環素(Tetracycline hydrochloride, TC)是一(yī)種廣譜抗菌素，因其優良的抗菌性能(néng)和較低(dī)的副作(zuò)用而被廣泛應用。然而，80%以上(shàng)的抗生(shēng)素由于生(shēng)物降解性低(dī)和藥物處理(lǐ)不當而在環境中累計。目前，TC已在各種水體中被發現，包括地表水、污水，甚至飲用水等。微量的TC存在于環境中，即可誘導生(shēng)物産生(shēng)耐藥性病原體，對生(shēng)态系統和人(rén)類造成巨大危害。因此，開發高效抗生(shēng)素檢測和去除方法至關重要；當前大多數研究僅針對抗生(shēng)素檢測或光降解的單一(yī)方面進行，很少能(néng)夠制備同時檢測與降解抗生(shēng)素的材料。
近年來，倍半矽氧烷基多孔聚合物（PCSs）引起了(le)科學家的強烈關注，因其具有大的比表面積和豐富的孔道結構，在吸附、催化(huà)、儲能(néng)和檢測等領域表現出巨大的應用前景。然而，PCSs材料大多是高度交聯的不溶性粉末，很難将它們加工成大尺寸設備，工業應用受到極大限制。該工作(zuò)的創新(xīn)之處在于首先巧妙地制備了(le)一(yī)種雙功能(néng)型近紅外發射倍半矽氧烷多孔聚合物，能(néng)夠同時高靈敏度檢測和光降解抗生(shēng)素，進一(yī)步将該多孔聚合物和柔性殼聚糖進行物理(lǐ)混合，加工成了(le)一(yī)種基于氣凝膠的新(xīn)型裝置，通過太陽光驅動降解抗生(shēng)素，使抗生(shēng)素在一(yī)個連續流動的系統中實現批量淨化(huà)。本研究成果對抗生(shēng)素類污染物的規模化(huà)處理(lǐ)具有重要參考價值和借鑒意義。
文章将多孔聚合物和殼聚糖進行物理(lǐ)共混成功制備了(le)一(yī)種新(xīn)型的近紅外雜化(huà)氣凝膠（PCS-CA）。所應用的多孔聚合物（PCS-CZ-O-DCM）是由一(yī)種超共轭“D-π-A-π-D”結構的近紅外發射的有機半導體分(fēn)子(zǐ)（CZ-O-DCM）和八乙烯基倍半矽氧烷（OVS）通過Friedel-Crafts反應獲得的。PCS-CZ-O-DCM可以在各種溶液中選擇性地快(kuài)速檢測鹽酸四環素，熒光淬滅的檢測限極低(dī)，僅爲0.29μM。即使在沒有額外的氧化(huà)劑或pH值控制的情況下(xià)，它也(yě)能(néng)夠對抗生(shēng)素表現出超強的陽光驅動的光降解活性。他們進一(yī)步制造了(le)一(yī)個基于雜化(huà)氣凝膠的裝置，通過太陽光驅動降解，在一(yī)個連續流動的系統中實現抗生(shēng)素規模化(huà)淨化(huà)。本研究表明，将多孔材料和柔性聚合物進行共混來制備氣凝膠，可以解決不溶性多孔聚合物的可加工性難題，爲拓寬多孔聚合物的應用範圍提供了(le)新(xīn)的思路(lù)。
近年來，劉鴻志教授研究小組在倍半矽氧烷基功能(néng)材料領域取得系列原創性成果，相繼在Progress in Polymer Science (2021)、ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2022)、ACS Applied Materials & Interfaces (2023)、Chemical Engineering Journal (2022, 2023)、Progress in Organic Coatings (2022), Surface & Coating Technology (2023) and Materials Today Chemistry (2023) 等國際期刊上(shàng)發表。
該研究工作(zuò)得到了(le)國家重點研發計劃，國家自然科學基金(jīn)、山東省重點研發計劃項目和山東大學國際合作(zuò)種子(zǐ)基金(jīn)等項目資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202214875
