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在自然界中，持久性有毒污染物（包括持久性有机污染物（POPs）和重金属）是一类典型的特殊污染物，它能够在环境中长期残留，对人类与生存环境有很大的危害。目前研究人员采用多种方法去除持久性有毒污染物，比如电化学法、吸附法、化学凝聚法、光降解、生物降解和种植植物等方法。其中，吸附法是一种非常重要的方法，在使用时要求吸附剂具有廉价、容易获取、高效、环境友好、重复利用等特点。目前，活性炭被认为是非常有效的吸附剂，但是再生比较困难。最近，研究人员发现经过处理的硅酸盐粘土矿石颗粒具有很好的吸附性质，比如海泡石具有多孔、高比表面积、表面带有电荷、无污染等优点，能够通过静电吸附污染物，但是由于原始的矿石颗粒较大、孔道阻塞等原因需要经过各种物理化学手段预处理来提高吸附效果，虽然处理过的硅酸盐粘土矿石颗粒相对于原始颗粒吸附性能大大改善，但是吸附性能还不是很高。
怎样解决这个问题，微/纳米结构材料，可能是一类具有高效治污特性的新型纳米材料。微/纳米结构材料是通过纳米结构单元（如纳米管、纳米片及纳米颗粒等）按照一定的规律组装成的材料，在微观组成单元上具有纳米结构，保持了纳米材料的特性，即高比表面积和高反应活性等；宏观尺度达到微米量级，克服了纳米材料结构不稳、易团聚的不足；同时纳米结构单元构筑成的微/纳米结构材料，单元与单元之间存在孔洞或通道，有助于吸附质进入其内部，提高材料的吸附性能。
基于该结构的优越性，并且考虑到微/纳米结构材料作为吸附剂时应避免对环境造成的二次污染（金属硅酸盐与环境具有友好和相容性）。我们设计了一种多孔壳层的硅酸盐微/纳米结构材料，基于SiO2胶体球的弱碱侵蚀反应策略，合成了多种多孔硅酸盐空心球，克服了传统硅酸盐矿石比表面积小、吸附能力低的缺点，相关的系列成果发表在《化学通讯》、《材料化学》、《纳米科学与技术》及《纳米技术》杂志上（Chem. Commun. 2008, 48, 6555-6557, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2253-2258, J. Nanosci. & Nanotech. 2009, 9, 4820-4825, Nanotechnology 2009, 20, 155604）。最近，又在微/纳米结构硅酸镁材料的构筑及在污染物治理方面取得新进展，通过调控反应条件，最终合成了具有高比表面积的微/纳米结构的硅酸镁空心球(521 m2g-1)，初步考察其对有机染料分子和重金属离子的吸附性能时，发现该产物对亚甲基蓝的吸附量达到207 mgg-1，比处理过的海泡石的吸附量(68 mgg-1)要高很多，而且可以通过煅烧将吸附的有机染料分子除去，且再生后的产物仍表现出很强的吸附能力；另外，硅酸镁空心球对重金属离子如铅离子也具有很好的吸附效果，达到300 mgg-1，吸附性能也高于处理后的海泡石（94 mgg-1）。这些实验结果表明，制备具有微/纳米结构的吸附材料能够极大地提高其吸附效果，为下一步开展针对持久性污染物的治理工作奠定了材料基础。
相关硅酸镁微/纳米结构的研究结果申请了中国发明专利，撰写的论文发表在《欧洲化学》上（Chem. Eur.J. 2010, 16: 3497-3503）。该工作得到纳米研究重大科学研究计划(No.2007CB936604)和研究院人才基金项目的资助。
硅酸镁微/纳米结构材料：对不同浓度的亚甲基蓝处理后的UV/Vis 吸收光谱和照片(左图)；初始材料及其煅烧再生产物对亚甲基蓝的吸附等温曲线(中图)；对铅离子的吸附等温曲线(右图)
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