文章重要内容

       北京化工大学杨万泰课题组以自主开发的自稳定沉淀聚合(2SP聚合)相关研究为基础，系统综述了2SP技术在功能性微球制备及其在环保领域中应用的研究。文章详细介绍了2SP聚合方法的机理、微球化学组成与孔隙结构调控策略，以及通过化学改性赋予微球高密度功能性基团的方法，重点阐述了核壳、空心、多孔等多级孔结构微球作为高效吸附剂在染料、重金属离子和抗生素去除中的应用，以及作为催化剂载体和膜分离材料的性能优势。在此基础上，进一步探讨了2SP聚合技术面临的挑战，并对未来开发低成本、多功能水处理材料的研究提出了方向性建议。

研究背景

随着工业化和城市化的快速推进，水体中的重金属离子、有机染料和油类污染物造成的环境问题日益严峻，对生态系统和人类健康构成重大威胁。传统水处理技术如絮凝法、活性炭吸附等存在效率低、成本高、二次污染等问题，聚合物微球因其高比表面积、易功能化修饰等优势成为功能性吸附材料的理想选择。然而，常规聚合物微球制备方法需要加入表面活性剂，导致微球纯度低、功能基团密度不高，严重限制了其实际应用。近年来发展的2SP聚合新技术，通过独特的"自成核-表面沉积"增长机制，无需额外添加稳定剂即可制备表面洁净，化学组成可控，粒径尺寸及孔隙结构可调，功能性可设计的聚合物微球，为高性能水处理材料的开发提供了新思路。

文章概述

本文系统综述了2SP聚合所制备功能性微球在水处理领域的应用研究进展，阐述了2SP聚合技术相较于传统聚合方法的优势，重点分析了通过该方法所制备不同结构微球(包括核壳结构、空心结构和多孔结构)的性能及其功能化改性策略。详细总结了这些功能性微球在污染物吸附分离、催化剂负载和膜分离等水处理中的作用机制和应用研究。

1. 吸附/分离用功能性微球：通过调控2SP聚合所制备微球交联度、孔道结构和官能团种类可实现对染料、重金属等污染物的高效捕获。其中，空心结构微球通过pH响应性基团修饰，展现出优异的吸附-脱附循环稳定性；而多孔微球则凭借发达的孔道结构提供快速传质通道，显著提升吸附速率。

2. 酶/催化剂负载用功能性微球：2SP制备的微球表面酸酐基团可作为吸附位点共价固定催化剂或生物酶，构建高效吸附-催化协同体系。这种负载型催化体系既能避免催化剂团聚，又能通过吸附作用富集污染物，大幅提升催化降解效率，如TiO₂负载微球对染料的降解率接近100%。

3. 膜分离用功能性微球：通过物理涂覆或原位接枝成功将功能化微球固定在膜材料表面，赋予膜材料特殊润湿性，构筑具有超亲水/超疏油特性的膜材料，高效实现油水按需分离，且接枝微球与基材结合牢固，经100次磨损后仍保持优异的耐用性和循环稳定性。

2SP聚合制备的功能微球因其孔隙结构发达、表面功能基团密度高、功能可设计性强等优势，在水处理领域展现出巨大的应用潜力。然而，2SP聚合所制备功能性微球的实际应用研究尚处于起步探索阶段，微球的化学组成、形貌尺寸、孔隙结构和功能化设计仍需进一步探索和优化改进，这种综合性能优异的多功能材料有望在工业领域取得大规模应用。

本文为“资源生态高分子”专题特约稿件，上述工作即将以研究论文形式在《高分子学报》印刷出版。

引用本文：杨柳, 舒泓艺, 陈冬, 赵长稳, 马育红, 杨万泰 .自稳定沉淀聚合制备功能性微球及其在环保领域中的应用研究.高分子学报, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.24314Yang, L.; Shu, H. Y.; Chen, D.; Zhao, C. W.; Ma, Y. H.; Yang, W. T.Preparation of functional microspheres by self-stabilized precipitation polymerization and its application in water treatment.Acta Polymerica Sinica, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.24314CSTR: 32057.14.GFZXB.2024.7365