超分子大环官能团化合物对染料的吸附作用
大环可以按环的大小给环烷烃分类时，将十二元环以上的环，称作大环。大环化合物的稳定性不如普通环(五至七元环)的化合物稳定，化学性质也不相同。
在超分子化学领域，大环是环形的有机化合物，常见的官能团包括醚和胺，例如：冠醚，环糊精，杯芳烃，杯吡咯，杯咔唑，葫芦脲，柱芳烃等。本文主要介绍了超分子大环化合物对染料的吸附作用，具体内容如下：
1.冠醚对染料的吸附
冠醚中带有一个孤对电子的氧原子可以显著增强阳离子染料的去除, 再利用多孔有机聚合物(POPs)的高表面积、高孔隙率和高稳定性, 实现了阳离子染料亚甲基蓝的高效吸附; 三茂铁/冠-15多孔有机聚合物(POP-TCE-15)对亚甲基蓝的吸附量达到787.4 mg/g, 高吸附量是由于带正电荷的阳离子染料与冠-15上的孤电子对之间的静电相互作用。
2.环糊精对染料的吸附
环糊精（CDs）的疏水性内腔和亲水性外表面可用于选择性吸附污染物。因此, CDs及其衍生物被广泛用于去除有机染料分子(特别是阳离子染料), 其中β-CD由于具有成本低廉、生态友好的特点, 是应用最广泛的一种CDs。
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3.葫芦脲对染料的吸附
葫芦脲（CBs）对多种类型的染料都具有一定的吸附性能, 可实现对活性染料、偶氮染料以及阳离子染料的吸附。将CB[6]和CB[8]用作吸附剂去除两种广泛使用的活性染料, 即活性黄X-RG和活性艳红X-3B染料:结果表明吸附剂受pH影响较大, 在酸性条件下, 活性黄X-RG和X-3B为阳离子, 会从CBs空腔中移出; 在中性即碱性条件下, 活性黄X-RG和活性艳红X-3B为阴离子, CBs与染料分子之间的静电吸引变强, 吸附效率增大, 在298 K、pH＞7的条件下, CB[8]对活性黄X-RG和活性艳红X-3B染料的最大吸附量分别为2 135.4 mg/g和1 434.5 mg/g; CB[6]对二者的最大吸附量分别为289.1 mg/g和158.5 mg/g, 这是因为CB[8]的空腔直径大于CB[6], 可以更好地与活性黄X-RG和活性艳红X-3B分子大小相匹配。证明了CBs对染料具有较好的吸附效果。
4.杯芳烃对染料的吸附
杯芳烃衍生物
杯芳烃经特殊基团功能化生成的一系列衍生物会赋予杯芳烃某些特性, 使其更适用于染料的吸附。Ozmen等研究了不同内腔尺寸的杯[6,8]芳烃经过羧基化和酯基化形成的衍生物作为吸附剂从水中吸附偶氮染料的能力, 并将其与未取代的杯[n]芳烃的吸附结果进行比较, 结果表明杯[6,8]芳烃的羧酸衍生物与酯衍生物和未取代的杯[n]芳烃相比, 对偶氮染料具有更大的亲和力; 他们认为吸附机理涉及多种相互作用:杯[n]芳烃的羧酸基团和偶氮染料的磺酸盐基团之间的库仑相互作用, 以及两个基团之间形成的氢键和主体-客体相互作用。
杯芳烃聚合物
杯芳烃具有的超分子主客体作用可对聚合物(树脂等)进行功能化, 使聚合物具有更加优异的吸附性能。Kamboh等通过将对叔丁基杯[8]芳烃固定在二氧化硅上来合成新树脂, 并研究其在纺织废水中去除偶氮染料的应用, 使用了活性黑5和活性红45偶氮染料作为染料模板; 研究发现该吸附剂有效去除活性黑5和活性红45染料的最合适pH值分别为9和3, 并且吸附百分比随着吸附剂剂量的增加而增大, 与纯二氧化硅和对叔丁基杯[8]芳烃相比, 该材料对所选偶氮染料的吸附更有效。
杯芳烃纳米复合材料
杯芳烃上下端的活性基团使其易接枝到纳米材料上, 可制备杯芳烃功能化的纳米复合材料实现对染料分子的特异性吸附。Bhatti等将杯[4]芳烃与异戊二烯酸反应合成曼尼希碱衍生物, 再将Fe3O4磁性纳米粒子通过醚键键合到羧酸基团官能化的杯[4]芳烃衍生物的下端, 从而得到羧基杯[4]芳烃磁性纳米粒子(CCMN); 用CCMN吸附去除偶氮染料(伊文思蓝和芝加哥天蓝), 实验结果表明, CCMN对两种染料的吸附在15 min内达到平衡, 在303 K、pH 2.5条件下的最大吸附率为95%, 连续循环使用10次, 吸附率降低13%左右, 证明CCMN是快速、稳定、高效的偶氮染料吸附剂。
5.柱芳烃对染料的吸附
柱芳烃具有独特的对称骨架、易于修饰的官能团和富含电子的空腔, 对阴、阳离子染料和偶氮染料都具有吸附能力。例如, 柱芳烃可以与特殊的客体分子交联形成多功能、多响应的纳米海绵聚合物用于染料和重金属离子(Fe3+)的吸附, 通过三脚架客体分子(TA)和萘二甲酰亚胺官能化的柱[5]芳烃主体(AP5)设计并构建多功能海绵状超分子聚合物凝胶(SHG), 涉及主客体相互作用、C-H-π、π-π以及氢键等多种非共价相互作用力; SHG可以响应多种外部刺激, 例如温度、pH、竞争剂和机械力, 另外SHG干凝胶还表现了对Fe3+、甲基橙、亚甲基蓝和苏丹红I染料的高分离性能(染料吸附率可达99.8%)。该SHG材料是一种智能的多功能吸附材料, 在染料废水治理方面具有高的应用价值。
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DOTA-tris(tBu)ester CAS 137076-54-1
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NH2-PEG4-DOTA-GA CAS 137076-54-1
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BCN-DOTA
BCN-DOTA-GA
TA-DOTA CAS 137076-54-1
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DO3AM-N-(2-aminoethyl)ethanamide
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NOTA-bis(tBu)ester CAS 1161415-28-6
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STrans-N-Dibenzyl-Cyclam CAS 214078-93-0
TriBoc-Cyclam CAS 170161-27-0
DiBoc TACD CAS 174192-40-6