材料的范圍很廣,不同的屬性具有不同的分類方法,包括無機(jī)材料、金屬材料、有機(jī)材料和高分子材料等。采用不同的時(shí)間或制備方法都能得到性質(zhì)各異的材料,無機(jī)材料主要包括晶型;金屬材料則為不同金屬的摻雜或混合,無機(jī)物與金屬的重組;有機(jī)材料以有機(jī)小分子為基礎(chǔ),多種小分子偶聯(lián)時(shí),則與高分子材料相互融合貫通。
怎樣將特殊的官能團(tuán)通過有效的化學(xué)鍵修飾到材料上,表現(xiàn)出優(yōu)異的物理性質(zhì)呢?化學(xué)鍵精準(zhǔn)的定向修飾與多維材料結(jié)合是否能有效實(shí)現(xiàn)?多維多功能材料的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性是否可控,重復(fù)利用性是否能達(dá)到最大的效率?以上均屬于材料制備和使用中需要考慮的問題或因素,需要有機(jī)化學(xué)和高分子材料領(lǐng)域的科研工作者經(jīng)過不懈的努力得以實(shí)現(xiàn)。
在環(huán)境中,研究的對(duì)象主要集中于水、氣、固三相。首先,需要明確研究的主體對(duì)象屬于以上三相中的哪一相,再有針對(duì)性選擇材料。例如,用于氣相中的吸附,一般選擇具有粒徑大、形狀固定的固體材料,而不是粒徑較小的細(xì)顆粒物作為吸附質(zhì)。在液相中,較多的使用不溶于該體系的固體材料。在對(duì)固相吸附中,應(yīng)選用具有特定分子間作用力的材料。
其次,對(duì)材料進(jìn)行特異性修飾。如無機(jī)和金屬材料在制備過程中,可以使用相互融合,逐層包覆的方式得到多功能的材料;從具有手性的有機(jī)小分子化合物出發(fā),經(jīng)過金屬絡(luò)合,化學(xué)鍵聚合等方式能制得具有多樣化立體構(gòu)型的材料,在手性選擇、特異性吸附有機(jī)污染物方面具有優(yōu)異的效能。
2022年,國務(wù)院辦公廳發(fā)布了四類新污染物的治理方案。使四類新污染物的范圍得以明確:列入斯德哥爾摩公約的持久性有機(jī)污染物、抗生素、內(nèi)分泌干擾物和微塑料。新型材料的合成,有望利用其特殊的化學(xué)鍵產(chǎn)生的作用對(duì)新型污染物進(jìn)行定性和定量的分析檢測(cè)。
正如我們以前介紹的分子間的作用力形式,當(dāng)在材料中引入含羥基基團(tuán),則在水溶液中易與N,O,F(xiàn)等元素的物質(zhì)形成氫鍵作用;金屬的絡(luò)合作用、配位作用在污染物的除去上也應(yīng)用廣泛。如在分子中引入S,形成相應(yīng)的含硫材料,能有效吸附Hg,一般認(rèn)為形成Hg-S絡(luò)合物。
環(huán)境中的污染物,除少數(shù)在工廠附近的物質(zhì)以外,多數(shù)濃度較低,尤其是新型污染物含量更低。為評(píng)估這類物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人類健康的影響。需使用具有強(qiáng)吸附能力,且特異性吸附的材料進(jìn)行富集,再儲(chǔ)存,轉(zhuǎn)移,降解和重利用。這樣能將環(huán)境中的污染問題從治理上升到有效的監(jiān)控和防護(hù),也降低了人類健康受到嚴(yán)重威脅的風(fēng)險(xiǎn),具有重大的意義。
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