解决水、能源和粮食安全之间千丝万缕的关系对于促进社会稳定和人类繁荣至关重要。尽管进行了大量研究，但获得安全饮用水仍然面临风险，部分原因是在各河流和食物网中发现的有毒重金属含量已达到严重水平。重金属和类金属对环境生态系统已构成重大威胁，对人类、植物和微生物造成严重的不良健康影响。铜是最广泛使用的重金属之一，尽管其在人类生理扮演重要角色，但本身对人体会产生大量毒性。饮用水研究报告显示，水中Cu离子含量已远超安全水准。此外从水中修复重金属离子所固有的挑战包括离子去除不完全、成本高以及在污泥废水中产生有毒的、难以区分的离子混合物。

近日，劳伦斯伯克利国家实验室Jeffrey J. Urban报道了一种可扩展的方法，通过配位驱动的超分子化学合成氢键有机-无机骨架（HOIF），以有效地修复水中痕量重金属离子。

文章要点

1）研究人员以铜作为模型离子，同时受各种铜结合蛋白活性位点中组氨酸残基的启发，设计了一种具有咪唑侧链和铜螯合水杨醛肟的螯合结构，称为咪唑水杨醛肟锌超分子。

2）实验结果显示，这种超分子具有水稳定性，并展现出前所未有的吸附动力学，比用于从水中选择性捕获铜离子的最新材料快50倍。此外，对于先前报道的，在一定pH范围内会造成金属有机骨架被证明无效的，使用这种材料可以选择性去除铜。

3）分子动力学模拟表明，这种超分子可以通过晶格的膨胀和收缩可逆地吸水，并且水最初是通过在氢键位之间的跳跃进入晶格。

Ngoc T. Bu, et al, A nature-inspired hydrogen-bonded supramolecular complex for selective copper ion removal from water, Nat Commun., 2020

DOI：10.1038/s41467-020-17757-6

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17757-6