郭俊凌团队在多酚基水处理材料领域取得新进展

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近日，我校轻工科学与工程学院郭俊凌教授团队在材料学顶级期刊Advanced Materials发表题为：Flowthrough Capture of Microplastics through Polyphenol-mediated Interfacial Interactions on Wood Sawdust的研究，该文通讯作者为我校轻工学院郭俊凌教授和王晓玲副研究员（专职科研）及英属哥伦比亚大学Orlando J. Rojas教授，第一作者系我校轻工学院2019级博士研究生王毓。该研究进一步推动了植物多酚基功能材料在水处理方向的应用，为轻工生物质资源的高值转化与利用提供了新的创新思路。
       纳米/微米塑料作为新型污染物，广泛地在水体中累积，对生态系统及人体健康造成了巨大的威胁。纳米塑料具有更小的尺寸（小于1 μm），导致其更容易透过血脑屏蔽在人体的组织、大脑、胎盘及其他器官富集。由于纳米/微米塑料具有化学组成、大小尺寸及形态的复杂多样，现有的水处理手段难以高效率和广谱地实现对纳米/微米塑料的处理。
       我校郭俊凌教授团队长期开展围绕植物多酚在基础科学和前沿应用的研究，发展了面向跨领域的植物多酚基功能材料体系（Angew. Chem. 2014, 53, 5546、Angew. Chem. 2019, 58, 9866、Angew. Chem. 2023, e202303463、Nat. Commun. 2022, 13, 2117、Science 2018, 362, 813，Sci. Adv. 2021, 7, eabh348、Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 1105）。该团队前期通过植物多酚对水处理薄膜表面进行功能化修饰，分别实现了对海水铀的高效提取（Energy Environ. Sci. 2019, 12, 607）和对水体中抗生素的去除（Matter 2023, 6, 260）。
        在该研究中，郭俊凌团队利用天然植物多酚对木屑进行功能化，在其表面形成了超分子纳米涂层，开发了一种高效的流动式捕获材料（bioCap），用于对水体中纳米/微米塑料的广谱式去除。研究表明，bioCap对不同化学组成（聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯及聚甲基丙烯酸甲酯）、尺寸大小（110 nm 至 22 μm）及表面电荷（正电、负电及中性）的纳米/微米塑料均具有高效的去除效率。研究进一步探索了复杂的环境因素对其去除性能的影响，结果表明在一定的浓度范围内，无机盐、有机污染物、无机颗粒及细菌生物膜未对bioCap的去除效率造成明显影响，验证了其实际应用的可行性。
        尺寸较小的纳米/微米塑料具有更高的表面积和更高的穿透血脑屏障的概率，从而在器官中积聚，对人类健康造成更大的风险。因此，该团队还通过动物实验证明了bioCap可显著减少纳米/微米塑料在动物重要脏器的富集。同时，还验证了其对商业袋泡茶中释放的纳米/微米塑料的捕获性能。该研究为制备可持续、廉价、环保和易于制造的水净化材料提供了新的策略。

图1. 植物多酚对木屑进行表面修饰及捕获纳米/微米塑料过程的示意图

        上述研究工作得到“国家自然科学基金（22178233、22208228）”“国家重点研发计划（2022YFA0912800）”“制革清洁技术国家工程研究中心人才经费”“高分子材料工程国家重点实验室人才经费（sklpme 2020-3-01）”“双一流学科重点建设经费”等的资助支持。
        论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301531
        文章来源：四川大学
        郭俊凌, 博士，教授，博士生导师。墨尔本大学化学与分子生物学工程博士，哈佛大学Wyss博士后，国家高层次青年人才，四川省天府峨眉领军人才，作为项目/课题负责人承担国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、四川省重点研发计划、四川省天府峨眉领军人才计划，成都市蓉漂计划，成都市高新区产业教授等，现任英属哥伦比亚大学客座教授，成都市委统战部“欧美同学会”专委会副主任，教育部轻工学科评估专家，四川省皮革协会理事，Chinese Chemical Letters、皮革科学与工程等期刊编委等。研究主要围绕植物多酚（植物单宁）在基础科学和拓展应用等方面，建立了以植物多酚为母体分子的功能材料设计策略，揭示了多酚官能团多重分子间作用特性与材料构效关系的机理，发展了面向跨领域应用场景的植物多酚基功能材料体系，共发表论文120余篇，其中以通讯作者发表在Science、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Chem. Soc. Rev.、Matter、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.等国际顶级期刊，总引用超4200次（H指数34），申请及授权专利32项，关键技术已实现千万级产业转化。