准备扩大的奇廷泡沫及其用于去除水中的铜

奇廷是一种机械坚固和化学惰性生物聚合物，仅次于天然丰度¹中的纤维素。它是节肢动物外骨骼和真菌和酵母²细胞壁的主要成分。奇丁与纤维素相似，但每个单体的羟基组被乙酰胺组（图1A，B）所取代。这种差异增加了相邻聚合物链之间的氢粘结强度，并赋予奇丁其特有的结构弹性和化学惰性^2，3。由于其特性和丰富性，奇廷吸引了巨大的工业和学术兴趣。它已被研究为组织生长的支架^4，5，6，作为复合材料的成分^{7，8，9，10，11，}并作为支持吸附剂和催化剂11，12，13，14。其化学稳定性，特别是使奇丁吸引吸附应用，涉及条件不适宜常见的吸附剂^14。此外，丰富的胺组使奇丁对金属离子¹⁵的有效吸附。然而，酸性条件下胺组的质子会降低奇丁¹⁶的金属吸附能力。一个成功的策略是引入更耐质子^17，18的吸附位点。相反，这里描述了一个简单的方法来增加特定的表面积，因此，在奇廷吸附点的数量。

图1。化学结构。（A）纤维素， （B）奇廷， （C）奇托桑。请点击这里查看这个数字的更大版本。

尽管它有许多潜在的用途，但奇丁的利用不足。奇廷加工具有挑战性，因为它在大多数溶剂中的溶解性较低。其在催化和吸附中的使用的主要限制是其低特异性表面积。而典型的碳和金属氧化物支架有特定的表面积在顺序10²-10³ m^2/g，商业辣椒片有表面积在10米^2/克19，20，21的顺序。将辣椒素扩展到泡沫的方法是存在的，但它们总是依赖于高温高压、强酸和碱基，或代表重大进入屏障的专用设备^，这些设备代表着重要的进入屏障5、21、22、23、24、25。此外，这些方法倾向于去乙酰丁，形成甲壳素（图1C）– 一种更可溶性和反应性生物聚合物^{5，25，26。}

其中，介绍了一种将奇丁扩展到固体泡沫、增加其特定表面积和吸附能力以及保持其化学完整性的方法。该方法依赖于气体从奇廷凝胶内的快速演化，不需要专门的设备。扩大的辣椒素的吸附能力增加，用水Cu²⁺证明 – 当地地下水²⁶中的常见污染物。

表1。材料属性摘要。 与整洁的奇丁片相比，奇廷泡沫的晶体度和晶体大小较低。然而，奇丁泡沫的特定表面积和Cu吸收量比整齐的奇丁片高。