近年来，随着抗生素的滥用，抗生素污染已经成为一个全球性的环境健康问题。目前，全球多种环境介质尤其是水体环境中已频繁监测到该类化学药品的残留，且残留量呈显著上升趋势。吸附法由于其操作简单、成本低、效率高等优点，在水中抗生素去除中的应用越来越受到重视。然而，目前的吸附剂忽略了吸附剂孔径与抗生素分子尺寸之间的匹配关系，限制了其吸附能力。
本研究研发了一种孔道结构可调的3D多孔碳纳米纤维/氧化石墨烯复合气凝胶(PCNF/GOA)，应用于高效去除水中抗生素。通过添加聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为成孔剂，3D PCNF/GOA在0.8-2 nm（与四环素分子匹配的尺寸）范围的孔体积增加了12倍，从而将其对四环素的吸附容量增加了9倍 (最大吸附容量超过 900 mg/g-1)。此外，由于3D PCNF/GOA的自支撑特性，3D PCNF/GOA 的柱前压远低于传统颗粒吸附剂。该研究不仅开发了一种高效的抗生素吸附材料，也为三维纳米纤维微观孔结构的调控提供了新思路。
相关的研究成果以Rational design of pore structures for carbon aerogels to significantly increase adsorption of tetracycline from water using batch and fixed-bed operation为题发表于Environ. Sci.: Nano, 2021, 8, 3250-3261。厦门大学联陪硕士生许文萃为第一作者，钟鹭斌副研究员，郑煜铭研究员为通讯作者。
该项研究得到了、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会（2019307）等项目的支持。
论文链接
三维碳气凝胶吸附抗生素示意图