【纳米】Angew. Chem. ：MOF胶体颗粒自组装行为及自驱动微马达无搅拌模式环境修复应用研究

微纳马达（Micro-/nanomotor）是一种能够把环境中的化学能或其它能量（声、光、电、磁、热）转化成自身机械运动的微纳器件。与传统处于热平衡状态仅作布朗运动的胶体微粒不同，自驱动是微纳马达最重要的特性。近年来，随着纳米材料和技术的飞速发展，研究人员可以利用有机、无机和生物等材料制备实际所需的微纳马达，并在智能载药和药物控释、肿瘤治疗、微纳手术、生物探测、环境监测及治理等领域展现出了巨大的应用潜力。

金属有机框架（MOFs）是众所周知的多孔材料之一，具有诸多优越的特性，被认为是开发微/纳米马达的多功能集成的潜在材料，特别是在环境修复领域具有巨大的应用前景。气泡推进是催化驱动微纳米马达中常用的方式，由于其强大的驱动力和长期的推进力，被认为是实现其三维运动最有效的方法，具有作为外部机械搅拌的替代或补充应用于环境修复和污染物处理的潜力。目前报道的气泡驱动MOF基微马达的设计主要依赖于大尺寸的MOF微粒(如ZIF-8和ZIF-67，大于5 μm）或需要各种聚合物模板（如PS球等）。然而，大尺寸的MOF种类选择有限；聚合物模板的引入使制备过程复杂化，不利于后续实际应用，且存在降低微马达可用表面积的不足。由于布朗运动效应和微纳马达实现气泡驱动对于尺寸的要求，直接设计和制造基于小尺寸MOF颗粒（< 200 nm）的气泡推进微马达仍然是该领域的难点。

近日，浙江理工大学材料科学与工程学院环境净化与健康防护材料研究所青年教师应玉龙特聘副教授报道了一种简单、通用的方法，可大规模有效地将小尺寸MOF颗粒快速自组装成中空结构的MOF胶体球（Fe-UiOSomes）用于气泡驱动微马达的设计和实现无搅拌模式下的水处理。

该工作进行了一系列深入的研究来确定不同制备参数条件下（剪切速度、剪切时间、原料浓度、水相与油相相对比例）对其形态演变的影响，进而确定了最佳的实验参数。研究发现，四种制备参数的变化在本质上决定了原料MOF（Fe-UiO NPs）在微乳液体系水相液滴表面的浓度，总的来说可分为高、中、低浓度三种状态。研究表明，Fe-UiO颗粒在高、低浓度下都不足以形成所需的尺寸及稳定的形态，只有在适中浓度下才能得到完美的中空坚固球体结构的Fe-UiOSomes。

进一步，通过Pt NPs的引入，设计了气泡驱动的MOF微马达，对其运动行为进行了研究，并实现了环境中有机（甲基橙MO）或重金属离子（六价铬Cr^VI）污染物的快速去除。其MO和Cr^VI污染物的去除效率高达94%和91%，接近于对照组中使用机械振荡方式的去除效率（96%和97%），证实本工作中MOF胶体球自驱动微马达有效代替或补充常见的机械处理用于环境中污染物处理的潜力和优势。

该研究为基于小尺寸MOF基气泡推进微马达的设计提供了一种新方法，该方法可以扩展到其他功能性纳米粒子用于微马达的设计，并揭示了气泡驱动微马达在环境处理中具有替代或补充传统机械搅拌的潜力。研究开展过程中得到了浙江省自然科学基金（LQ22B010006，LZ22C100002）和浙江理工大学科研启动基金（21212243-Y）的大力支持。同时，感谢浙江大学朱丽萍教授、覃超博士和团队研究生韦瑜洁在本研究开展过程中给与的帮助和支持。