文章中内容

        西南科技大学徐业伟教授课题组通过Friedel-Crafts烷基化反应开发了一种亚甲基功能化吲哚基多孔聚合物 (PDIM)。该材料通过阳离子-π与π-π相互作用的协同效应直接吸附染料分子。在材料设计方面，亚甲基作为供电子基团，有效增强吲哚环的电子云密度，提升对阳离子染料的吸附能力，同时材料中不含极性基团避免了在强酸碱条件下对吸附过程的干扰。协同效应和多种结构优势使PDIM能在pH 2~12范围内对阳离子染料 (如亚甲基蓝MB) 保持高吸附容量，解决了现有吸附材料pH局限性的问题。

文章背景

       阳离子染料因具有高毒性、难降解等特性，易引发DNA突变及生态系统持续性危害，已成为水污染治理的关键挑战。在现有吸附材料中，多孔有机聚合物 (POPs) 因其结构多样性、孔隙率可调及丰富活性位点等优势，展现出显著的应用潜力。然而，该类材料仍存在两大局限：第一，吸附容量不足，难以满足实际废水处理对高吸附容量与高选择性的需求；第二，吸附性能易受pH值影响，在强酸或强碱条件下吸附性能显著下降，严重限制其在复杂废水环境中的实际应用。因此，开发一种具有高吸附容量和宽pH适应性的有机多孔聚合物成为当前急需解决的难题。

文章概述

       最近，西南科技大学徐业伟教授课题组通过Friedel-Crafts烷基化反应开发了一种亚甲基功能化吲哚基多孔聚合物 (PDIM)。通过阳离子-π与π-π相互作用的协同效应直接吸附染料分子，材料中的亚甲基增强吲哚环的电子云密度，使得吸附性能进一步提升，同时，PDIM因其结构特性能够避免吸附吸能受pH值影响。PDIM能在pH 2~12范围内对阳离子染料具有高吸附容量和吸附稳定性，解决了现有吸附材料pH局限性的问题 (图1)。选择选择MB作为模型污染物，从图2中可以看出PDIM对MB在pH=2~12范围内均有良好的吸附吸能，同时对其吸附机理进行研究 (图3)，紫外-可见吸收光谱和红外光谱图证实了PDIM对MB的吸附过程同时受阳离子-π和π-π两种相互作用的共同影响。同时对单吲哚骨架的聚吲哚和三吲哚结构的聚三吲哚与亚甲基连接的PDIM进行对比研究，结果进一步证明了亚甲基在PDIM中发挥着关键作用，其强供电子特性增强了吲哚环电子云密度。这种电子云密度的改变有效增强了PDIM与MB分子间的非共价键相互作用。

图1 吸附示意图

图2 (a) 初始MB浓度的影响; (b) 吸附剂用量的影响; (c) 溶液pH值对PDIM对MB吸附的影响。

图3 (a) PDIM/MB-PDIM, PDIM/MB和PDIM的紫外-可见光谱; (b) MB吸附后PDIM的傅里叶变换红外光谱; (c) PDIM、PTIM和PIN对MB的吸附量以及 (d) 吸附平衡时间

值得注意的是，PDIM对随机选取的RhB, ST, CV和MG等阳离子染料同样具有高效吸附能力，其理论最大吸附容量分别为757.54、923.22、848.12和834.37 mg/g，吸附平衡时间依次为40、100、120和30 min，且在宽pH范围内保持吸附性能稳定 (图4)。

图4：pH对PDIM吸附 (a) 罗丹明B (RhB), (b)番红T(ST),(c) 结晶紫 (CV) 及 (d) 孔雀石绿(MG) 的影响。

该材料在废水处理、染料分离等领域具有广阔的应用前景，未来研究将进一步优化其结构设计，拓展其在其他污染物治理中的应用潜力。论文第一作者为西南科技大学硕士生吴紫琪，通信联系人为徐业伟教授、周明如教授、常冠军教授。

引用本文：

吴紫琪, 徐业伟, 郑敏, 毛扬庆, 朱家丽, 杨春燕, 赵兵, 周明如, 梁书恩, 常冠军.双吲哚基多孔聚合物的宽pH范围染料吸附性能与机理研究.高分子学报, 2025, 56(10), 1777-1790Wu, Z. Q.; Xu, Y. W.; Zheng, M.; Mao, Y. Q.; Zhu, J. L.; Yang, C. Y.; Zhao, B.; Zhou, M. R.; Liang, S. E.;Chang, G. J. Wide pH range dye adsorption performance and mechanism of bisindole-based porous polymer.Acta Polymerica Sinica, 2025, 56(10), 1777-1790doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25093