DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.123884

目前，纤维素基气凝胶材料因其高比表面积和高孔隙率以及纤维素材料的环保、可降解和生物相容性而成为研究热点。对纤维素进行改性以提高纤维素基气凝胶的吸附性能，对解决水体污染问题具有重要的研究意义。本研究用聚乙烯亚胺（PEI）对纤维素纳米纤维（CNFs）进行了改性，并通过简单的反应和冷冻干燥方法制备了具有定向结构的改性气凝胶。气凝胶的吸附行为遵循吸附动力学模型和等温线模型。更重要的是，气凝胶可以快速吸附微塑料，在20分钟内达到平衡。此外，显示的荧光直接表达了气凝胶吸附行为的发生。因此，改性纤维素纳米纤维气凝胶可作为一种新型吸附材料以去除水体中的微塑料。

图1.气凝胶的制备及反应机理。

图2.Zeta电位图和FT-IR光谱。（a）改性前后纤维素纳米纤维的zeta电位；（b）CNF、GPTMS、PEI和CGPA的FT-IR光谱。

图3.气凝胶的微观结构；（a）n-CGPA-1.5；（b）d-CGPA-1.5横截面；（c-d）d-CGPA-1.5纵截面；（e-f）吸附后CGPA气凝胶的SEM图像（不同放大倍数）。

图4.（a）具有不同组分的气凝胶的宽扫描图像；（b）CNF C1s；（c）CNF/GPTMS C1s；（d）CGPA C1s；（e）CGPA N1s；（f）CGPA Si2p。

图5.（a）具有不同组分和结构的气凝胶的吸附能力；（b）温度的影响；（c）pH值的影响；（d）盐度的影响。

图6.气凝胶的吸附动力学和等温线。（a）：d-CGPA-0.5的吸附动力学；（b）：d-CGPA-1的吸附动力学；（c）：d-CGPA-1.5的吸附动力学；（d）：n-CGPA-1.5的吸附动力学；（e-f）气凝胶的吸附等温线。

图7.微塑料吸附后气凝胶的荧光。（a）d-CGPA-0.5；（b）d-CGPA-1；（c）n-CGPA-1.5；（d）d-CGPA-1.5。

图8.气凝胶稳定性测试。

图9.气凝胶循环性能试验。