表面化学调控的蒙脱石功能化策略：靶向吸附玉米赤霉烯酮的机理与应用研究

《Applied Clay Science》：Smectite functionalization for targeted zearalenone immobilization: Investigating the key role of surface chemistry and adsorption mechanisms

本研究系统探讨了通过有机功能化（如C16、LAE?、CAPB和维生素B1修饰）调控蒙脱石表面化学特性，显著提升其对玉米赤霉烯酮（ZEN）的吸附效能。研究发现疏水结构域构建与层间扩张是驱动ZEN分区吸附（Freundlich模型）的关键机制，且C16改性材料在模拟胃液中表现出优异抗酶解稳定性，为开发饲料霉菌毒素吸附剂提供了理论依据。

　　

研究亮点

有机功能化通过构建疏水微域与层间扩张，显著提升蒙脱石对玉米赤霉烯酮（ZEN）的捕获能力。十六烷基三甲基溴化铵（C16）改性材料因高有机负载量实现约85%吸附率，其线性等温线符合Freundlich模型，证实分区吸附机制主导过程。

材料结构化学对ZEN去除效率的影响

在pH_eq 5.5–6.5条件下，阳离子交换或煅烧处理的蒙脱石对ZEN去除率均低于10%。与之形成鲜明对比的是，经两亲性分子修饰的蒙脱石通过层间扩张与疏水性提升，显著增强ZEN吸附能力。其中C16改性材料因与蒙脱石阳离子交换容量（CEC）匹配的高有机负载量，形成中性分子构成的疏水区域，为ZEN提供了最优吸附环境。LAE?与CAPB改性材料受限于官能团空间位阻，有机负载量较低，ZEN去除率分别为70%和60%。维生素B1对富钠蒙脱石的高效改性（47.6±0.6%）则归因于Na⁺-B1离子交换引发的表面疏水化。

结论

本研究证实简单结构调整无法有效提升蒙脱石对ZEN的吸附性能，而定向有机功能化可通过调控层间化学环境实现高效吸附。C16与B1改性材料在酸性条件及模拟胃液酶解环境中表现稳定，为开发靶向霉菌毒素吸附剂提供了关键设计策略。