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 近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所質(zhì)量安全課題組成功制備了新型三元仿生納米復(fù)合材料（LDH@PDA@MPNs），并解析了其結(jié)構(gòu)特征、農(nóng)業(yè)化學(xué)污染物吸附識別性能和控制去除機理。相關(guān)研究成果“Mussel-inspired triple bionic adsorbent: Facile preparation of layered double hydroxide@polydopamine@metal-polyphenol networks and their selective adsorption of dyes in single and binary systems”發(fā)表在《危險材料雜志（Journal of Hazardous Materials）》（IF: 10.588）上。

       研究表明貽貝具有驚人的粘附性能和機械性能，這種超強粘彈性主要源于足腺分泌的粘蛋白（含有10%的3,4-二羥基苯丙氨酸DOPA，類兒茶酚結(jié)構(gòu)基團）與三價鐵離子（Fe3+）通過化學(xué)配位和共價交聯(lián)作用形成的高分子網(wǎng)狀彈性聚合物。受此啟發(fā)，研究團隊通過自氧化聚合將多巴胺（DA）均勻修飾在二維層狀雙金屬氫氧化物（LDH）表面，形成聚多巴胺仿生界面（LDH@PDA）；利用含兒茶酚基團的單寧酸（TA）與Fe3+的金屬-有機絡(luò)合反應(yīng)，在LDH@PDA上錨定具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬-多酚網(wǎng)絡(luò)（MPNs），借助PDA和MPNs的界面協(xié)同互作，賦予材料更多表面活性位點，進而提升其粘附和吸附特性。

       結(jié)合納米結(jié)構(gòu)表征和物理化學(xué)性能分析技術(shù)，本研究發(fā)現(xiàn)LDH@PDA@MPNs具有隨機卷曲顯微結(jié)構(gòu)和海綿狀或泡沫狀表層，與貽貝附足足絲-黏蛋白的生物有機界面構(gòu)造和微觀形貌十分相似。研究結(jié)果證實了該仿生材料可通過π-π共軛和氫鍵作用的協(xié)同識別原理對農(nóng)業(yè)化學(xué)污染物孔雀石綠和結(jié)晶紫進行高選擇性吸附，揭示了其污染控制去除機理遵循Freundlich靜態(tài)吸附模型、偽二階動力學(xué)吸附模型和熱力學(xué)自發(fā)吸熱過程，最大吸附量分別為89.608 mg/g 和40.481 mg/g。該研究為制備新型仿生納米吸附材料，研發(fā)污染控制去除技術(shù)，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平提供了新路徑。

       中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所為論文第一完成單位，蔬菜花卉研究所碩士研究生高明坤和徐東輝研究員為共同第一作者，徐東輝研究員、王靜教授（質(zhì)標(biāo)所）和劉廣洋副研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系及中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜質(zhì)量安全控制重點實驗室的支持。

       文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126609