리그닌 기반 다공성 탄소 합성 및 테트라사이클린 흡착
Synthesis of Lignin-Derived Hierarchical Porous Carbon via Hydrothermal–Phosphoric Acid Synergistic Activation for Enhanced Adsorption of Tetracycline
Xin Li, Yipeng Li, Yuhan Li 외 2인·Molecules·발표 2026.01· 41 인용
최근 1년 41회 인용· 떠오르는 연구
한국어 핵심 요약
테트라사이클린은 저렴하고 광범위하게 사용되는 항생제로, 폐수를 통해 환경에 유출되어 항생제 내성 유전자 확산 및 생태학적 위험을 초래합니다. 본 연구는 이러한 환경 문제를 해결하고자 재생 가능한 바이오매스인 리그닌을 전구체로 활용하여 계층적 다공성 탄소(LPHC)를 합성했습니다. 이는 인산 활성화 및 수열 전처리를 결합한 방식으로 이루어졌습니다.
합성된 LPHC는 수용액에서 테트라사이클린을 효과적으로 제거했습니다. 특성 분석 결과, LPHC는 1157.25 m²·g⁻¹의 높은 비표면적, 잘 발달된 미세-중간 다공성 구조, 그리고 풍부한 표면 산소 함유 기능기를 가지고 있어 오염물질과의 상호작용을 증진시켰습니다.
흡착 실험에서 LPHC는 219.81 mg·g⁻¹의 최대 흡착 용량을 보이며 우수한 테트라사이클린 흡착 성능을 나타냈습니다. 흡착 과정은 Langmuir 등온선 모델에 부합하여 단층 화학 흡착이 지배적임을 시사합니다. 메커니즘 분석 결과, 흡착은 기공 충전, π-π 전자 공여체-수용체 상호작용, 수소 결합, 정전기적 인력을 포함한 다중 시너지 상호작용에 의해 제어됨이 확인되었습니다.
본 연구는 폐 바이오매스를 고성능의 친환경 흡착제로 전환하는 실현 가능한 전략을 제시하며, 지속 가능한 수질 정화 기술을 위한 기술적 타당성을 제공합니다.
섹션 미리보기
연구 배경
테트라사이클린과 같은 항생제는 환경에 유출되어 항생제 내성 유전자 확산 및 생태계 위험을 야기합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 재생 가능한 바이오매스 기반의 효과적인 흡착제 개발이 필요합니다.
핵심 발견
리그닌 기반 다공성 탄소(LPHC)는 1157.25 m²·g⁻¹의 높은 비표면적과 풍부한 기능기를 가지며, 219.81 mg·g⁻¹의 우수한 테트라사이클린 흡착 성능을 보였습니다. 흡착은 다중 시너지 상호작용에 의해 이루어집니다.