隨著塑料制品的大量使用與不當處置，納米塑料（NPs，粒徑< 1 μm）已廣泛分布于水體中，其環境持久性強、易生物累積，對生態系統與人體健康構成潛在威脅。目前常見的污水處理工藝對NPs去除效率低，開發高效吸附材料成為研究熱點。然而，傳統多孔吸附材料如MOFs、LDHs、生物氣凝膠等，雖具備高吸附容量，但因NPs尺寸較大、表面作用力強，往往難以脫附，導致材料再生困難，易造成二次污染。
圖1 N-CNF@LDH制備工藝示意圖
近期，廣西大學化學化工學院王睿猛助理教授、趙禎霞教授團隊通過原位酰胺化反應將聚乙烯亞胺（PEI）接枝到纖維素納米纖維（CNF）骨架上，形成富含氨基的氮改性纖維素氣凝膠（N-CNF）。再通過配位與氫鍵作用在其表面原位生長鎳鐵層狀雙氫氧化物（NiFe-LDH）納米花簇，構建出一種具有半柔性微納結構的氮改性纖維素納米纖維/層狀雙氫氧化物復合氣凝膠（N-CNF@LDH）（圖1）。該材料在多種實際水體系中均表現出優異的循環穩定性與結構自修復能力，為可持續水修復提供了新材料策略。
2026年1月27日，該工作以“Compression-Triggered Instantaneous Nanoplastic Release from Dynamic Hydrogen-Bonded LDH@Cellulose Semi-Flexible Micro-Nano Aerogel for Sustainable Water Remediation”為題發表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2026, 0, e26566）。文章第一作者是廣西大學碩士研究生蘇晚聽。該研究得到國家自然科學基金委和廣西科技廳的支持。
圖2 N-CNF@LDH復合氣凝膠捕獲和脫附NPs的機理示意圖
該材料的創新之處在于其半柔性微納結構與動態氫鍵網絡的構筑。其中，LDH納米花簇均勻錨定在纖維素骨架表面，形成花瓣狀開合通道，通過動態氫鍵與金屬配位作用，材料在受力后可自發重組，實現結構的可逆開合與快速自修復。該設計既保留了材料的高比表面積與多級孔隙，又賦予了材料良好的機械響應性與結構穩定性，實現了對NPs的超高容量吸附（3648 mg·g-1）和壓縮觸發瞬時脫附（10秒內脫附率達96%），脫附動力學速率比傳統溶劑法提升近三個數量級（圖2）。
該工作是團隊近期關于高效微納塑料去除材料設計及水污染治理相關研究的最新進展之一。傳統吸附材料在納米塑料去除中普遍存在吸附容量與脫附效率難以兼顧的問題，往往給實際應用帶來極大困擾。為此團隊發展了基于動態氫鍵與配位作用的半柔性微納結構復合氣凝膠的構筑方法，系統探索了其壓縮觸發納米塑料快速釋放的機理，開發了一種突破傳統吸附與脫附權衡關系的高效循環去除策略，為發展綠色高效和可持續的水修復材料提供了新思路。在過去兩年中，團隊不僅成功構建了對納米塑料具有高吸附容量和優異循環性能的FeNi-LDH材料（Sep. Purif. Technol. 2025, 363, 132036），還系統總結了微納塑料的檢測、去除與轉化技術進展，為環境修復材料的設計提供了重要參考（ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 20560-20589）。
論文信息：Compression-Triggered Instantaneous Nanoplastic Release from Dynamic Hydrogen-Bonded LDH@Cellulose Semi-Flexible Micro-Nano Aerogel for Sustainable Water Remediation, Advanced Functional Materials, 2026; 0:e26566
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202526566
下載：論文原文。
