Robust Sustainable Biomass Fluorescent Wood for Heavy Metal Removal and Solar Water Purification

材料科学 荧光 吸附 纳米技术 饮用水净化 碳纤维 复合数 化学工程 生物量(生态学) 金属 废水 蒸发 水处理 检出限 资源回收 生物炭 蒸发器 光伏系统 光热治疗 工业废水处理 基质(水族馆) 猝灭(荧光) 金属有机骨架 重新使用 废物管理 活性炭 自来水 碳纳米管 工艺工程 双功能
作者
Yingying Zhang,Yushuai Wu,Zhiyuan Chen,Chaobo Huang,Xiaoqiang Chen,Mingwei Li,Xiaojun Peng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (13): e22271-e22271 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adma.202522271
摘要

ABSTRACT Heavy metal contamination in aquatic environments represents a severe threat to global ecological security. While conventional method such as fluorescent probes, have been investigated for detection purposes, their real‐world deployment remains hampered by inherent drawbacks such as limited sensitivity and poor reusability. Herein, we introduce a “living” composite material, fabricated by incorporating ratiometric fluorescent metal–organic frameworks (MOFs) into the natural microchannels of wood, setting a new benchmark for environmental remediation. Specifically, ZIF‐8‐hybridized fluorescent carbon dots (DRZ‐CDs) were firmly immobilized onto a delignified wood (DW) matrix through electrostatic interactions and chelation, resulting in a bifunctional material (DRZ‐CDs‐DW). The composite exhibits good performance, with an exceptional Cu 2+ adsorption capacity of 298.72 mg/g and a low detection limit of 2.3 nM. Going beyond high removal efficiency, we further demonstrate a transformative “waste‐to‐resource” strategy, in which the exhausted adsorbent (DRZ‐CDs‐DW+Cu 2+ ) is transformed via in situ sulfidation into a photothermal evaporator (DRZ‐CDs‐DW‐CuS). The resulting system achieves an evaporation rate of 3.54 kg·m −2 ·h −1 , generating purified water, and is suitable for practical uses such as plant irrigation. In summary, by effectively merging fluorescent carbon dot (CDs) functionalization, wood structural engineering, and solar‐driven interfacial evaporation, this work realizes a synergistic combination of environmental cleanup and resource upcycling.
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