日本科学家研发出新型高分子材料：可大量捕捉水中有毒金属离子

8 月 1 日消息，京都大学发布公报，称其联合德国研究小组研发出了一种新型高分子材料，能有选择性地大量捕捉水中有毒的重金属离子，净化水环境。

据介绍，其灵感来自于通过选择性捕获植物体内有毒重金属离子来保护植物和水环境的蛋白质。相关成果已经发表在《自然・通讯》上（IT之家附 DOI：s41467-024-49869-8）。

目前常用的净水材料主要依靠材料中的小孔吸附离子，或者通过材料中的离子和水中的离子相交换来净化水。但这些净水材料通常很难兼顾清除效率以及有选择性地清除目标离子。

一些动植物巧妙利用能选择性地与特定重金属离子结合的蛋白质，保护自身免受重金属离子毒害。比如，植物会利用细胞内的植物螯合肽，选择性地捕捉根部吸收的地下水中包含的镉等重金属离子，并把它们封闭进液泡中。

研究人员受此启发，设计出一种合成高分子，这种高分子拥有植物螯合肽与重金属离子结合时所利用的相同的官能团。研究小组证实了它和镉离子的结合能力超过植物螯合肽。

研究小组还实现了这种高分子材料的超高集成，使得捕捉离子的效率得到极大提升。在对工业废水进行的净化实验中，3 毫升这种超高集成材料在一小时内将 300 毫升废水中的镉离子清除到符合世界卫生组织设定的饮用水标准。