锆氧化物由于其高原子序数和较高的表面电位等特点在高能物理和环境保护等领域受到关注，但是高原子序数元素前驱体反应活性往往较高，如何在没有其它物质辅助的条件下实现高锆含量纳米多孔水凝胶的3D打印成为一个难题。

近日，同济大学物理科学与工程学院杜艾教授和周斌教授团队联合上海海事大学海洋科学与工程学院材料系的范润华教授在国际知名期刊《先进复合物和杂化材料》（Advanced Composites and Hybrid Materials）在线发表了题为“3D-printed hybrid zirconia hydrogels for ultrahigh-efficiency phosphate adsorption”的研究论文。论文第一作者为物理科学与工程学院博士生韩东晓。

该研究提出了一种乙酰丙酮配位结合流变连续调控的溶胶-凝胶策略，实现了具有相对较高ζ电位、高比表面积（272.66 m² g^-1）和纳米多孔结构（平均孔径为5.97 nm）的杂化氧化锆基水凝胶的直写3D打印。经过设计的3D打印水凝胶实现了远高于块体水凝胶的吸附速率，在中性甚至弱碱性环境下保持极高的吸附容量（pH=7时吸附容量为142 mg/g），具有可重复使用的优点，展现了其在磷酸盐吸附处理领域的应用前景。该工作为高纯度高原子序数元素氧化物水凝胶和气凝胶的3D打印墨水设计以及新型磷酸盐吸附剂的开发提供了新思路。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-024-00941-3