功能化氧化石墨烯/海藻酸钠复合气凝胶对Cu(II)的深度靶向去除：二维限域效应与桥接效应的协同机制

本研究通过功能化修饰在氧化石墨烯/海藻酸钠复合气凝胶(GSA)中构建"O-N-S"三元协同体系与二维狭缝孔隙，实现了桥接效应(Bridging Effect)与限域效应(Confinement Effect)的深度耦合，对低浓度Cu(II)展现出卓越选择性吸附能力（去除率99.34%，吸附容量173.56 mg·g?1）。密度泛函理论(DFT)模拟揭示了-SO3H的硫原子通过松散电子云缓解硬碱基团(-OH/-NH2)与Cu(II)的电子局域化，-NH2的低能级电子则增强体系共价性。Cu(II)饱和吸附剂(GSAC)对恩诺沙星的高效降解及低浸出率验证了体系的长期稳定性，为复杂水体中特定污染物的靶向去除提供了创新设计范式。

　　

Highlight
本研究通过化学合成法在GO表面引入功能基团，验证了凝胶过程中GO片层堆叠的可控性，并探究了层状基底堆叠强度与GSA孔隙结构的关联规律。从特异性化学键合角度，深入探索了共修饰GSA中结构限域与桥接效应的深度耦合协同，阐明了具有高Cu(II)选择吸附性的"O-N-S"三元协同体系中电子结构的多重调控机制。

Material preparation
采用水浴加热法制备改性GO：分别使用聚乙烯亚胺(PEI)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为修饰剂，获得氮改性GO(NGO)、硫改性GO(SGO)及共改性GO(SNGO)。以改性GO为基底，通过溶胶-凝胶法进一步制备功能化氧化石墨烯/海藻酸钠复合气凝胶。

Evolution of physical and chemical properties of GO
相表征分析表明，功能基团(-NH₂或-SO₃H)的负载有效缓解了GO的自堆叠现象。磺酸基团的插层使GO片层结构更有序，X射线光电子能谱(XPS)证实-SO₃H中硫原子通过3p轨道电子与Cu(II)形成配位键，而-NH₂的孤对电子则通过sp³杂化轨道参与"O-N-S"体系的电子调控。

Conclusion
功能基团修饰通过调控GO片层堆叠构建二维狭缝孔隙，同时将高迁移率电子引入桥接系统，增强了Cu(II)深度选择吸附中桥接效应与限域效应的功能耦合。FTIR与XAS分析证实，-NH₂的引入使"O-N-S"体系对[Cu(H₂O)₄]²⁺的吸附能降低1.8eV，吸附选择性提升3.2倍。该研究为复杂基质中重金属污染物的精准治理提供了"物理-化学"双选择性设计蓝图。