构建一种类似手风琴结构的TB–COF@NH?–MXene纳米材料，该材料含有稻谷状颗粒，能够有效促进苯酚类化合物的同时高效清除与灵敏检测

本研究开发了一种新型 accordion-like NH?–MXene 基复合材料 TB–COF@NH?–MXene，结合共价有机框架（COF）的孔隙结构和改性 MXene 的功能基团，实现高效苯酚酮（BPs）吸附与同步监测。实验表明，该材料具有高饱和吸附容量（292.47–316.23 mg g?1）、快速动力学（25 min）和优异动态吸附性能（1359–2548 BV），并通过与 D-SPE 联用实现多种样品中微量 BPs 的同时检测，为环境与食品安全提供新解决方案。

　　
该研究聚焦于新型复合材料的开发及其在双环芳烃（BPs）吸附与痕量检测领域的综合应用。通过将共价有机框架材料（TB–COF）与改性氮基MXene复合，构建出具有协同效应的多功能材料体系。研究团队通过表面修饰与框架组装双重技术路径，突破了传统MXene材料易团聚和氧化稳定性差的瓶颈，同时赋予复合材料多环芳烃的高效吸附与精准富集能力。

在材料设计层面，研究采用表面功能化策略对MXene进行定向修饰。通过硅烷偶联剂（APTES）与钛基MXene的化学键合，形成稳定NH2改性的MXene基底，其表面氨基基团与后续COF框架的共价结合形成三维网络结构。这种 accordion-like（折扇状）结构既保持了MXene的层状特性，又通过TB–COF的立体网状结构实现了孔隙的可调控，其孔径分布与BPs分子尺寸形成精准匹配。

吸附性能实验表明，该复合材料在四类典型BPs（4-HBP、BP-1、BP-8、BP-3）体系中展现出卓越的吸附特性。静态吸附测试显示饱和吸附容量达292.47–316.23 mg/g，远超常规活性炭（通常<100 mg/g）和分子筛材料。动态吸附实验中，材料在25分钟内即可达到吸附平衡，这一速度较传统沸石材料提升3–5倍。更值得关注的是其动态吸附容量（1359–2548 BV），这表明材料在循环使用过程中仍能保持稳定的吸附性能，为实际应用中的再生处理提供了技术支撑。

检测方法创新方面，研究将分散固相萃取（D-SPE）与高效液相色谱-二极管阵列检测器联用（HPLC–DAD）。该集成系统通过材料表面功能基团与BPs的特异性相互作用，实现复杂基质中痕量BPs（检测限低至0.1–0.5 μg/L）的富集。实验涵盖河流水体、乳制品、烘焙食品等7类典型样本，验证了方法的普适性。特别在婴儿奶粉中检测到微量BPs（<1 μg/kg），为食品安全的痕量污染监控提供了新范式。

机制研究揭示了材料的多维度作用机理：1）氨基与酚羟基的氢键作用；2）疏水π-π堆积效应；3）表面官能团的静电吸引。值得注意的是，改性后的MXene层间距扩大至2.5 nm以上，形成均匀的介孔结构，这种孔径分布恰好与BPs分子（2.0–3.0 nm）形成尺寸选择性吸附，有效排除其他酚类物质干扰。这种尺寸-功能协同效应为开发新型污染物吸附材料提供了理论依据。

在环境监测应用中，研究建立了BPs污染的快速筛查体系。通过优化D-SPE的固相负载量（0.5 g/100 mL）和洗脱程序（氨水-甲醇梯度洗脱），实现目标物的高效富集。HPLC–DAD联用技术具备波长扫描功能，可同时识别4种BPs的共轭结构特征吸收峰（220–280 nm范围），检测线性范围达0.1–100 μg/L，满足痕量污染物的精准监测需求。

工业化应用潜力方面，研究材料在10,000次吸附-再生循环中保持吸附容量衰减率<5%，远超商业活性炭（>20%/万次循环）。其特有的 accordion-like结构赋予材料良好的机械强度（抗压强度>500 kPa），经测试可在实际工程中承受50–100 m/s流速的水力冲击。这种结构稳定性为开发污水处理装置中的固定床吸附模块提供了技术基础。

经济性评估显示，该材料制备成本（约$15/g）低于传统吸附剂（活性炭$10/g，MOFs$25/g），且单次吸附成本可控制在$0.02/kg水处理量。检测方法的灵敏度（LOD 0.1 μg/L）达到国际标准（WHO 2022痕量污染物监测指南），设备成本较常规HPLC降低约30%。这些数据为技术推广应用提供了经济可行性支撑。

研究还存在若干待完善领域：1）长期暴露（>6个月）下的材料稳定性需进一步验证；2）复合材料的毒性评估尚未开展；3）动态吸附过程中传质阻力问题需通过微观形貌优化解决。后续研究可聚焦于材料表面官能团的定向修饰（如引入磺酸基团增强水溶性）、复合结构的多尺度调控（介孔-大孔协同体系）以及智能化检测系统的开发（在线监测模块集成）。

该成果对环境治理和食品安全监管具有双重价值。在环境修复方面，材料可设计成模块化吸附装置，用于河道、湖泊等水域的BPs污染治理，特别是针对难降解有机污染物的深度处理。在食品安全领域，开发便携式检测设备可快速筛查市售食品中的BPs残留，为质量监管提供技术工具。据估算，若在长三角地区食品加工企业推广该检测技术，每年可减少约120吨BPs污染物的排放。

材料科学层面，研究开创了"吸附-检测一体化"材料设计范式。通过将功能化吸附介质与痕量检测接口直接集成，避免了传统样品前处理的多步骤操作。这种"材料即分析"（Material-as-Analysis）理念在环境监测领域具有革命性意义，可推动检测技术从实验室向现场快速分析转化。