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我校本科生以第一作者身份在国际顶级期刊发表研究论文

发布时间:2022年09月05日
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近日,化学工程领域国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(中科院一区TOP期刊,IF 16.744)以“In-situ growth of bimetallic FeCo-MOF on magnetic biochar for enhanced clearance of tetracycline and fruit preservation”为题在线发表了我校药学院本科生团队最新研究成果。论文报道了一种以废纸为低成本碳源的磁性碳基双金属有机骨架复合材料制备方法及其在水体抗生素清除中的应用。论文第一作者为2018级药学专业本科生蒋逸材、罗梦凡,参与研究的有2019级药物制剂专业本科生牛子诺、许思源、高玥和高文娟,药剂学教研室刘瑞林副教授为该论文唯一通讯作者,徐州医科大学为唯一完成单位。

四环素类抗生素是广泛应用的一类广谱抗生素,结构复杂、形态多样且不易被生物降解。研究显示,该类抗生素的不合理使用会对水体中微生物、植物以及水生动物产生严重危害。随着“超级细菌”的出现,长期暴露于含有四环素的环境中,细菌耐药性问题愈发严重。此外,长期饮用含四环素的饮用水会导致肝脏损害,牙齿和骨骼生长异常。因此,寻找高效去除水体中四环素的有效策略已引起国际社会的高度关注,也是目前亟待解决的社会问题。尽管碳纳米材料、金属有机骨架材料以及各种金属氧化物等吸附剂相继被用于抗生素的清除,但目前报道的大多数磁性多孔碳材料存在吸附效率低、制备成本高(碳前驱体多为石油化工试剂)的问题,以及金属有机骨架材料存在分离回收困难且难以大尺寸制备等困境。这些缺点严重阻碍磁性多孔碳纳米材料和金属有机骨架材料在抗生素清除领域的大规模应用。

本研究在前期工作基础上,以废纸为低成本碳源,首先采用低温冻融和高温碳化相结合的策略示范性地合成了一种低成本、高孔隙率的磁性多孔碳材料。随后,采用一锅原位增长法制得一类磁性碳基FeCo双金属有机框架复合材料。研究显示,所制备的磁性碳基FeCo双金属有机框架复合材料对四环素具有较好的吸附选择性和很高的捕获容量,尤其是相比大多数已报道的吸附剂具有卓越的耐腐殖酸功能。同时,本研究从分子动力学和热力学角度系统阐释了四环素与该复合材料的作用机制。为了探究该合成策略的普适性,作者还以中药赤芍为生物质前驱体制得系列生物质衍生的磁性碳基双金属有机骨架复合材料。研究证实,本研究提出的原位增长法制备磁性碳基双金属有机骨架复合材料具有很好的通用性和推广性。为了达到“吃干榨尽、化害为利、变废为宝”的可持续发展理念,本研究进一步将捕获四环素的磁性碳基双金属有机骨架复合材料转化为一种新型水果保鲜膜,进而推动固体废弃物的高品质循环利用。对该研究成果,期刊审稿人给予了高度评价。