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東北大學研發的超級抗污材料震撼發布，或徹底改變海洋保護策略

文章來源：賢集網更新時間：2024-08-28 14:52:25

近日，東北大學教授付昱、徐大可團隊以及中國科學院金屬研究所研究員齊偉在抗污材料方面取得了重要突破，發展了一種新穎方法，并合成出具備多級結構的Cu(I)-MOF/聚吡咯復合物。相關成果發表在《德國應用化學》上。

一、傳統之殤：商用 Cu2O 的困境

在與海洋生物污損的漫長斗爭中，抗污劑一直是人們手中的重要武器。然而，目前廣泛使用的氧化亞銅（Cu2O）納米粒子抗污劑，卻存在著諸多令人頭疼的問題。

首先，Cu + 離子的暴釋問題就像一顆定時炸彈，隨時可能引爆抗污效果的不穩定。原本應該穩定發揮作用的抗污劑，卻因為離子的不可控釋放，時而有效，時而失靈，讓人們在對抗海洋生物污損的戰場上始終提心吊膽。

其次，高毒性更是給海洋生態環境帶來了潛在的威脅。海洋是一個龐大而脆弱的生態系統，任何一點小小的破壞都可能引發連鎖反應。而商用 Cu2O 納米粒子的高毒性，就如同在這個生態系統中投入了一顆毒藥，不僅可能對海洋生物造成直接的傷害，還可能破壞整個海洋生態的平衡。

最后，長期抗污的不穩定性也讓人們對其信心大打折扣。在實際應用中，人們需要的是一種能夠長期穩定發揮作用的抗污劑，而不是一個時而有效、時而失靈的 “不靠譜” 伙伴。商用 Cu2O 納米粒子在這方面的表現顯然不盡如人意，無法滿足人們對海洋防污的長期需求。

二、創新之光：氧化還原伴生長法的神奇魔法

東北大學教授付昱、徐大可團隊以及中國科學院金屬研究所研究員齊偉，為解決海洋生物污損難題帶來了新希望。他們研發出的氧化還原伴生長法，通過連續的氧化還原反應，改變了 Cu (II)-MOF 的化學價態和配位模式，形成了具有獨特性能的 Cu (I)-MOF。同時，在多級結構中形成致密的聚吡咯層，使 Cu (I)-MOF 和聚吡咯緊密結合，共同構建出新型材料 ——Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物，新材料優異性能如下：

廣泛抗性：Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物在復雜的生物環境中，對海洋細菌、藻類和表面粘附生物膜有很強的抵御能力，抗污效果遠超商用 Cu2O 納米粒子，為海洋防污提供了有力保障。

長期穩定性：與傳統抗污劑相比，Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物兼具長期抗污的穩定性，能在較長時間內持續發揮抗污作用。

太陽能助力：在太陽能的加熱下，Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物的抗污效率甚至可以達到 100%，為環保抗污提供了新的思路。

導電性：聚吡咯是常見的導電聚合物，與 Cu (I)-MOF 復合后，復合物在一定程度上具備或改善了導電性能，在電子器件和傳感器領域有潛在應用價值。

生物相容性：聚吡咯的良好生物相容性使 Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物在組織工程和藥物輸送系統中有應用前景。

質子交換膜性能：將聚吡咯引入其中制備復合型質子交換膜，有助于提高復合膜的熱穩定性、阻醇性和溶脹性等，在燃料電池等領域有應用潛力。

電催化性能：聚吡咯膜具有獨特的摻雜和脫摻雜性能，Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物有可能具備較好的電催化性能，可應用于電催化相關的化學反應。

金屬防腐性能：聚吡咯膜對金屬有保護作用，Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物或許能為金屬材料提供防腐保護。

三、應用之廣闊：多領域的璀璨明星

海洋領域：在海洋防污方面，Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物有望成為新型防污材料，推動海洋經濟的可持續發展。在海洋資源開發中，可用于海洋傳感器的防護涂層和海洋工程結構的防腐抗污材料。環境保護領域：鑒于其抗污性能和光熱性能，可能在污水處理和空氣凈化方面發揮作用。能源領域：在太陽能利用和儲能方面有新選擇，如用于太陽能熱轉換系統和作為超級電容器的電極材料等。生物醫學領域：在生物成像和癌癥治療等方面有新突破，可能作為造影劑提高成像清晰度，或利用光熱性能開發新型治療方法。

未來之展望：傳奇之旅的延續

東北大學付昱、徐大可團隊以及中國科學院金屬研究所齊偉研究員的研究成果，為抗污材料的發展開辟了新道路。Cu (I)-MOF / 聚吡咯復合物以其獨特的制備方法、卓越的性能和廣闊的應用前景，為材料科學的發展注入了新活力。在未來，這個復合物將繼續展現出巨大的潛力和價值，科學家們將進一步優化其性能，拓展其應用領域。在海洋、環境保護、能源和生物醫學等領域，它將為人類的生活和社會的發展做出重要貢獻。

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