鑭改性材料對水中磷酸鹽去除的研究進展

金 爍，操家順,*，羅景陽

(1.河海大學環境學院，江蘇南京 210098；2.河海大學淺水湖泊綜合治理與資源開發教育部重點實驗室，江蘇南京 210098)

磷是一種礦質營養素，其作為一種不可再生資源，是所有生命體賴以生存的基本物質之一。然而，隨著磷循環的人為擾動與城市和工業排放物對水環境的過量磷輸入，會使水體出現富營養化的現象[1]。富營養化會導致水體中的浮游植物過度生長，從而導致水質惡化、水生物種減少和水資源加劇短缺。

為了削減水體中的磷含量，目前包括生物、化學和物理手段已經被廣泛地應用。生物方法削減磷濃度主要是通過活性污泥來進行，但其需要比較嚴格的運行環境才能去除大量的磷，同時其在微量水平上效果較差，這是由于磷酸鹽不足降低了微生物的代謝[2]?；瘜W方法主要是利用鐵鹽或者鋁鹽與水體中的磷酸鹽發生化學沉淀來達到削減的目的，但其會受到一些環境因素的影響，如pH，且面臨后續出水中和的問題。此外，在目前國內的大多數污水廠中，主要是結合活性污泥的生物手段和投加鐵鹽或鋁鹽的化學手段來降低污水中的磷濃度，但是會產生大量的污泥需要處理，從而增加污水廠的運行成本。物理方法主要有反滲透和電滲析，這兩種物理手段不僅能有效削減水體中的磷濃度，同時運行成本相對較低[3]。與上述方法相比，吸附法具有更大的應用前景，因為污染物可以在較寬的pH范圍內、較低濃度下被去除，從而使磷酸鹽易于被快速捕獲[4]。

吸附材料的制備及其在各種實際應用中的潛力受到了人們的廣泛關注。目前，已有大量的材料被開發出來，能夠有效、經濟地去除磷酸鹽。除了對含有鋁、鐵及其(氫)氧化物的傳統吸附劑進行改性外，環境相容的稀土金屬也得到了很好的研究，并顯示出與磷酸鹽具有天然的強親和力，而稀土金屬中最具代表性的是鑭[5]。眾所周知，鑭對磷酸鹽有很高的親和力，即使在磷酸鹽濃度低的情況下，鑭-磷酸鹽復合物也會形成。正因如此，近幾年來，含鑭材料在磷酸鹽去除中的應用已受到重視。本文旨在介紹近年來作為磷酸鹽吸附劑的含鑭功能性天然材料和工程材料的研究進展，包括鑭的氧化物及氫氧化物、鑭改性鋁和鐵、鑭與黏土礦物、鑭與碳材料、鑭與其他材料。目前，關于鑭改性材料的綜述還沒有相關的報道，故本文目的是將近幾年已報道的鑭改性材料按照材料類型進行分組，從而對鑭改性吸附劑的多樣性提供一個廣泛的概述。

1 基于鑭改性材料去除水中磷

1.1 鑭氧化物/氫氧化物及鑭改性鋁和鐵

鑭的氧化物/氫氧化物由于對磷酸鹽具有較強的親和力和選擇性，已經被廣泛用于去除水體中的磷。吸附水中磷酸鹽的主要機理是配體交換，其主要依靠于吸附劑的比表面積(圖1)。Jie等[6]合成的氫氧化鑭的比表面積能夠達到31.1 m2/g，同時最大吸附量能夠達到55.56 mg/g。

注：=OH2、≡OH3為(OH)2、(OH)3圖1 鑭氧化物/氫氧化物吸附水中磷的機理[6]Fig.1 Mechanism of Phosphorus Adsorption by Lanthanum Oxide/Hydroxide[6]

為了提高鑭氧化物/氫氧化物的吸附能力，通過改性其他金屬來彌補單一鑭的不足[7]。在這些其他金屬中，鐵和鋁受到了廣泛的關注[8-9]。

鐵的應用不僅僅是體現在其吸附能力上，鐵還具有很強的磁性。根據這一特性，已經有文獻報道了其在回收方面的優勢。Wu等[11]合成了La(OH)3/Fe3O4納米復合材料，其不僅對磷酸鹽具有很強選擇性吸附能力，吸附量能夠達到83.5 mg/g，同時該復合材料具有良好的磁選效率，其磁選效率>98%。Li等[12]合成的Fe3O4@SiO2@La2O3充分利用了鐵磁性回收這一特點，合成的吸附劑能夠重復利用來去除磷酸鹽。

除了單獨用具有磁性的Fe3O4作為吸附材料之外，鐵氧體材料即M(Fe3+)2O4，M代表二價金屬離子，如Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+和Cd2+等，其作為吸附材料已經受到了廣泛地關注[13-15]。目前，已經有文獻報道過了關于鐵氧體材料作為吸附磷酸鹽的材料，如ZnFe2O4[15]、MnFe2O4[16]和CuFe2O4[17]等。但是，如果不進行改性，鐵氧體材料對磷酸鹽的吸附能力有限[18]。同時，近年來研究了具有螯合能力的胺類化合物對磁性材料的功能化，開發出吸附重金屬的吸附劑，如EDTA-2Na、乙二胺和三乙四胺已成功地在磁性顆粒上功能化[19-20]。Gu等[21]合成了La-CuFe2O4-2 N(N代表1,6己二胺)對磷酸鹽具有選擇性且最大吸附量能夠達到32.59 mg/g。

鋁在自然界中含量大、成本低，且具有高零電荷點(pHPZC)，被用來與鑭合成新型表面帶正電荷吸附劑的復合材料[22]。該復合材料不僅具有較高的零電荷點，還具有較高的比表面積，同時該復合材料還保留了在堿性條件下發生解吸的能力。對水中磷酸鹽吸附的過程目前普遍認為有兩種機理，其一是吸附劑會與磷酸鹽發生靜電作用，這與吸附劑具有較高的零電荷點有關；其二是與磷酸鹽發生配體交換，如Xu等[22]合成了新型的氫氧化鑭/氫氧化鋁復合吸附劑(LAH)，其比表面積107.1 m2/g，最大吸附量能夠達到76.3 mg/g。

各復合材料對比如表1所示。

表1 鑭氧化物/氫氧化物及鑭改性鋁/鐵Tab.1 Lanthanum Oxide/Hydroxide and Lantahanum Mdoified Aluminum/Iron

1.2 鑭改性黏土礦物

1.2.1 鑭改性膨潤土

鑭改性膨潤土(LMB)，又被稱為Phoslock，是由澳大利亞聯邦科學和工業研究組織在20世紀90年代開發的，已經被廣泛應用于河道治理中，并對磷酸鹽表現出很強的親和力，且作為載體交換底物的膨潤土具有低毒、廣泛應用的特點，其陽離子交換能力強，能使鑭固定，并與之相容結合，能夠限制沉積物中的磷再次釋放到水體中和生物擾動[23]，如圖2所示。

試驗證明，LMB在水中會與磷生成難溶的LaPO4·nH2O，n≤3，因此鑭與磷酸鹽結合的化學計量比為1∶1。此外，在LMB中除了鑭以外還有其他的元素會與磷結合，從而提高對磷的去除率，這與研究表明在實際應用當中，21 670 mg的磷可以被1 kg的LMB去除，但根據理論計算，只有11 147 mg的磷會被去除相符。超過理論值的磷被去除是由于LMB中其他陽離子的作用，如Al3+、Fe3+、Ca2+等[24-27]。

然而，LMB在實際應用中易受到環境因素的影響，其中最主要的影響因素就是pH和水中的有機物質，如腐殖質。當pH增加時，一般會降低磷的去除率，在pH值大于9時會存在明顯的去除率損失，這可能是由于LMB在高堿度的條件下分散受到干擾所致。事實上，pH的影響是可逆的。當pH值增加到9時，在pH值=7時捕獲的磷似乎又被重新回收，而LMB在pH值為9時被抑制的結合能力可以隨著pH值的降低而恢復[28]。Reitzel等[29]研究了湖水堿度和腐殖質對鑭改性膨潤土顆粒吸附磷酸鹽和脫附性能的影響，水中的有機質會與LMB中鑭發生絡合，從而阻礙磷的吸附。

在使用的過程中容易產生的最大問題是：LMB中鑭可能會釋放到水體中，從而會造成水體污染。這是因為La3+對水生植物和動物產生毒害作用，Herrmann等[30]在這方面有相關的報道。

注：SRP代表溶解反應性磷；Labile solid P代表穩定固態磷圖2 LMB吸附水體中磷的過程[29]Fig.2 Process of Phosphorus Adsorption by LMB [29]

1.2.2 鑭改性其他黏土

除了LMB之外，鑭也被用來改性其他黏土，如沸石、坡縷石、硅藻土等。為了提高黏土對磷酸鹽的吸附效果，通常會先對這些富鈣的黏土進行加熱改性或者酸堿改性，同時處理黏土表面負電荷的酸也有利于去除陰離子污染物。黏土對磷酸鹽的吸附能力是有限的，這是由黏土中鈉離子和鈣離子存在的表面電荷平衡造成的，因此可以用鑭來取代鈉離子和鈣離子，從而吸附磷酸鹽。同時，這些鑭改性的黏土其去除水中磷酸鹽的機理大多都與LMB相似，都是通過配體交換在表面形成La-PO4結構。此外，還有黏土中的鈣鎂鋁鐵等參與反應，但主要是鑭在吸附過程中起主導作用。

經過鑭改性后的沸石，可提高沸石結合磷酸鹽的能力。這主要是因為隨著鑭摻入到沸石中，鑭可以為沸石表面提供大量的配位位點，即使在微量水平上對磷酸鹽也表現出良好的吸附效果。同時，沸石的多孔結構雖然會隨著鑭的摻入會占據其一部分的孔隙，但是能夠使鑭均勻分布在吸附劑表面，提高鑭的利用率，促進低水平下磷酸鹽的去除[31]。He等[32]在同時去除銨和磷酸鹽的堿性活化和鑭浸漬沸石文中提到，經過NaOH和鑭改性過后的沸石磷酸鹽去除率從0.2 mg/g增加到8.96 mg/g，但吸附效果會因為碳酸根離子的存在而變差。在pH值為3～7，其吸附效果保持穩定，但超過pH值7時，吸附效果會變差，這一點在He等[33]鑭改性后的多孔沸石吸附磷酸鹽的性能及機理一文中同樣提到，當在堿性環境下(pH值>7)，鑭改性后的沸石的吸附效果會變差。Pham等[34]合成的鑭改性ZSM-5沸石顆粒增強磷酸鹽的去除和回收，并且鑭改性后的ZSM-5沸石和ZSM-5對磷酸鹽的吸附量分別是106.2 mg/g和59.8 mg/g。在回收方面，鑭改性后的ZSM-5沸石能夠經過吸附-解吸5次，且磷的去除效率能夠達到81.8%。

從工業生產中產生的粉煤灰中提取的沸石同樣也被充當吸附材料，在Zhe等[35]研究中也出現了在堿性環境的條件下吸附效果變差這一情況。

坡縷石是一種水合鋁鎂硅酸鹽黏土，是一種很有前途的吸附劑。然而，單獨使用坡縷石進行除磷，通常會存在活性位點有限、固有組分分布不均等問題，嚴重制約了吸附效率[36]。Lingchao等[37]采用包埋氫氧化鑭煅燒納米多孔坡縷石基質(HPAL-LaOH)從水溶液中高效除磷，如圖3所示(注：PAL為坡縷石，HPL為經過高溫處理后具有較好吸附磷酸鹽能力的坡縷石)。經過鑭改性后的坡縷石對水中的磷酸鹽表現出較好的吸附效果，這是因為坡縷石提供了豐富的孔隙度，保證了負載在坡縷石網狀孔隙表面和內部的鑭均勻分布，避免了鑭顆粒凝結團聚。此外，由于鑭的摻入會引起磷酸鹽更易接近坡縷石中的官能團位，具體如圖4所示。

圖3 鑭改性坡縷石的合成過程[37]Fig.3 Synthesis Process of Lanthanum Modified Palygorskite[37]

圖4 鑭改性坡縷石吸附機理[37]Fig.4 Adsorption Mechanism of Lanthanum Modified Palygorskite[37]

HPAL-LaOH最大吸附量能夠達到109.63 mg/g，是沒有改性的坡縷石吸附量的13倍以上，同時也比單獨使用La(OH)3的吸附能力高很多，在pH值為3～11時，吸附效果穩定。

硅藻土以其獨特的大孔結構、高孔隙率(25%～62%)等特點被選為鑭固定的理想天然支架材料。這是因為研究表明具有大孔徑的支撐材料有利于鑭的富集和分布，有效緩解孔堵塞，提高鑭對磷酸鹽吸附的易達性，進一步促進了鑭與磷酸鹽形成結晶(La-PO4)，這是鑭絡合磷酸鹽必不可少的步驟(圖5)[38]。Wu等[39]合成的水合氧化鑭改性硅藻土是一種高效吸附二次廢水中低濃度磷酸鹽的吸附劑，其最大吸附磷的量能達到58.7 mg/g，且在初始磷濃度為2 mg/L時，其去除磷的效率能達到96%。同時在較寬的pH范圍(pH值為3～11)和存在腐殖質的情況下，吸附效果保持穩定。

圖5 鑭改性硅藻土在酸堿條件下的吸附過程[39]Fig.5 Adsorption Process of Lanthanum Modified Diatomite under Acid and Base Conditions[39]

鑭改性其他黏土材料對比如表2所示。

表2 鑭改性黏土吸附劑Tab.2 Lanthanum Modified Clay Adsorbents

1.3 鑭改性碳材料

1.3.1 多孔碳

多孔碳本身是無法用來吸附水中磷的一種材料，但當經過鑭改性后，就會具備吸附磷的能力。這是由于其孔隙可以增強鑭在多孔碳中的分散性，提高鑭的消耗效率，其吸附機理主要是鑭與磷酸鹽發生沉淀，生成La-PO4，因此被作為一種吸附水中磷的復合吸附劑。同時，多孔碳對環境很友好，可以很容易地從農業廢料中大量獲得。此外，廢棄的復合材料可以用作磷肥，這使得該工藝完全綠色、具有商業價值。Koilraj等[40]合成了鑭-多孔碳復合材料(La-PC)，從水溶液中選擇性去除磷酸鹽，試驗證明La-PC在pH值為3～10時，其吸附效果不受影響，高濃度的氯離子和硫酸根離子的存在對磷酸鹽的吸附影響不大。但是，隨著pH升高，碳酸根離子的存在會使磷酸鹽的吸附能力降低。

1.3.2 石墨烯

石墨烯作為碳材料的一種，具有極大的比表面積和大量的結合位點。因此，石墨烯或氧化石墨烯(GO)被應用于污染物的吸附和去除。雖然帶負電荷的石墨烯由于靜電排斥而不適合吸收磷酸鹽，但將其作為支撐材料的引入可以促進鑭的氫氧化物顆粒的分散。由于羥基、羰基、環氧和羧基等官能團的存在，氧化石墨烯可以很好地分散在極性溶劑中，然后很容易與鑭結合。同時，鑭的沉積避免了石墨烯材料的聚集。此外，帶正電荷的鑭離子對石墨烯的修飾增強了對磷酸根陰離子的靜電吸引力。石墨烯/氧化石墨烯吸附劑與污染物之間的相互作用是一種非特異性的過程，隨著鑭的加入，吸附選擇性有望提高。其吸附機理主要分兩步，第一步是靜電作用，經過鑭改性后的石墨烯/氧化石墨烯的表面存在著大量活性位點，這些活性位點為靜電作用吸附磷酸鹽提供了場所；第二步是當位點達到飽和時，就會與鑭發生配體交換形成La-PO4。Chen等[41]合成的三維鑭-石墨烯(3D La2O3-石墨烯)表現出良好的吸附磷酸鹽的能力，最大吸附量在pH值為6.2的情況下達到82.6 mg/g(圖6)。同時，Rashidi等[42]合成的納米水合鑭改性磁性石墨烯納米復合材料(MG@La)，該復合材料在pH值為6～8時，對磷酸鹽最大吸附量能夠達到116.28 mg/g(圖7)。這兩種復合材料受pH和共存離子的影響小，但對于MG@La，固鑭的效果不是很好，吸附劑中的鑭會重新釋放到水體中造成二次污染。

圖6 三維 La2O3-石墨烯吸附磷酸鹽機理[41]Fig.6 Phosphate Adsorption Mechanism of 3D La2O3-Graphene[41]

注：黑色球體代表磁性石墨烯，即MG圖7 MG@La吸附磷酸鹽的機理[42]Fig.7 Phosphate Adsorption Mechanism of MG@La[42]

1.3.3 碳納米管

碳納米管(CNTs)具有比表面積大、結構分層、穩定性好等優點，被廣泛用作吸附材料的獨特載體，其包括多壁碳納米管(MWCNTs)和單壁碳納米管(SWCNTs)[43]。例如Al2O3/MWCNTs[43]，MnO2/CNTs[44]，CeO2/CNTs[45]等，通過以碳納米管為載體，摻入金屬氧化物提高碳納米管的吸附磷酸鹽能力。將鑭用來改性碳納米管可以作為一種新型的吸附磷酸鹽的吸附劑。Zong等[46]將鑭負載在羧化多壁碳納米管(MWCNTs-COOH-La)上，吸附磷酸鹽能力得到了較大提升，吸附機理主要是配體交換(圖8)。最大吸附量在pH值為6時能夠達到48.02 mg/g。但當pH值>7和有碳酸根離子存在時，MWCNTs-COOH-La對磷酸鹽的吸附效果會急劇變差。

圖8 MWCNTs-COOH-La附磷酸鹽機理[46]Fig.8 Phosphate Adsorption Mechanism of MWCNTs-COOH-La[46]

1.3.4 生物炭

圖9 La/Fe3O4-BC吸附磷酸鹽機理[48]Fig.9 Phosphate Adsorption Mechanism of La/Fe3O4-BC[48]

1.3.5 殼聚糖

1.3.6 藻酸鹽

藻酸鹽是一種生物聚合物，其與不同的金屬離子具有良好的交聯能力，可用于去除水中多種污染物。藻酸鹽和改性后的藻酸鹽已經被有效地用于吸收有毒離子。為了提高藻酸鹽的吸附性能，將其改性為復合珠狀。復合顆粒在吸附過程中具有穩定性好、過濾過程中易于分離等優點，在吸附過程中具有良好的應用前景。Kumar等[50]合成金屬離子交聯海藻酸鹽生物復合顆粒(La@AlgBent)，在pH值為3～5的情況下其最大吸附量能夠達到20.68 mg/Pg。如圖11所示，其中Mn+代表La3+。

圖10 La@CS吸附磷酸鹽的機理[49]Fig.10 Mechanism of Phosphate Adsorption by La@CS[49]

圖11 鑭交聯海藻酸鹽生物復合顆粒吸附磷酸鹽機理[50]Fig.11 Mechanism of Phosphate Adsorption by Lanthanum Crosslinked Alginate BIO-COMPOSITE Particles[50]

各鑭改性碳材料對比如表3所示。

表3 鑭改性碳材料吸附劑Tab.3 Lanthanum Modified Carbon Adsorbent

1.4 鑭改性其他材料

隨著吸附材料深入的研究，還有許多人工合成的吸附材料被研究出來，如一些工業或農業生產中產生的副產品、層狀硫化物、分子篩、介孔二氧化硅等。

飲用水處理產生的殘渣(DWTR)是工業生產過程中產生的一種副產品。而Wang等[51]合成了La-DWTR，其能快速吸附水中的磷，并能長時間固定磷來達到控制營養化的目的。該項研究促進了飲用水處理的良性循環，實現了湖泊修復的雙贏。

在農業生產過程中，產生的副產品是極佳的吸附材料載體，如豆渣、木渣和小麥秸稈等[52]。這些副產品其本身不能直接吸附磷酸鹽，但由于其含有的纖維素、木質素和半纖維素中含有大量羥基，因此可以在材料制備過程中加入鑭來增強吸附能力。Hui等[53]經過鑭改性過后的小麥秸稈(Ws-N-La)不僅對水中磷酸鹽的選擇性強，同時在pH值為3.0～7.0時，其吸附效果能夠保持穩定，且經過吸附-解吸10個循環，其吸附效果基本保持不變，具體吸附過程及機理如圖12所示[其中(CH2CH2)3N?表示經過環氧氯丙烷和三乙胺與小麥秸稈共價嫁接形成的胺基]。

圖12 Ws-N-La吸附磷酸鹽機理[53]Fig.12 Mechanism of Ws-N-La Phosphate Adsorption[53]

分子篩具有離子交換、高效選擇性吸附的特點，加之具有特殊化學結構-晶體結構，吸附離子易于再生和快速回收，被認為是廢水處理中的一種有前途的候選載體。同時，單獨使用分子篩作為吸附劑去除磷酸鹽是非常有限的[56]。因此，以分子篩為載體的鑭基吸附劑去除磷酸鹽是一種有潛力的吸附劑。Ling等[57]研究表明，氫氧化鑭搭載分子篩(LHMS)具有巨大的表面積(582.983 6 m2/g)和吸附容量(12.215 8 mg/g)。

圖13 KMS-1-La制備及吸附磷酸鹽的機理[55]Fig.13 Mechanism of Preparation and Phosphate Adsorption of KMS-1-La[55]

近年來，金屬改性介孔二氧化硅材料(指孔徑為2～50 nm的二氧化硅)作為磷酸鹽吸附劑的研究取得了重大進展。到目前為止，包括Fe、Al、Zr和La在內的多種金屬已經成功地浸漬到介孔二氧化硅中，形成了具有可定制性能的新型吸附劑[58-61]。特別是鑭改性介孔二氧化硅材料在磷酸鹽吸附方面具有吸附能力強、pH范圍寬、低磷酸鹽濃度下去除效率高等優點，這是因為嵌入介孔二氧化硅的鑭會作為吸附磷酸鹽的活性位點。Huang等[62]研究表明，鑭改性后的介孔二氧化硅(FMS-La)具有花狀結構，特別是具有獨特的內孔小、外孔寬的介孔通道，其能夠有效增強吸附磷酸鹽的效果。

鑭改性其他材料對比如表4所示。

表4 鑭改性其他材料Tab.4 Other Materials Modified by Lanthanum

2 結論及展望

鑭是稀土元素中含量最大，且價格相對于其他稀土金屬也較低，故利用鑭對磷酸鹽的特異性去除水中磷來達到控制水體富營養化的目的是一種很好的手段，目前已有報道可通過鑭來改性一些材料來增強吸附磷酸鹽的方法來達到這一目的。同時對于鑭改性材料，配體交換被普遍認為是其主要的吸附機理，這取決于材料的比表面積，尤其是表面電荷。

在鑭的氧化物/氫氧化物以及其他金屬的研究中，鑭與鋁、鐵的聯用能夠彌補單一鑭的不足來增強吸附磷酸鹽的能力，如鑭鋁的聯用可利用鋁具有高等電點的優勢來增強去除效果；在鑭改性黏土礦物的研究當中，黏土礦物中富含多種金屬離子且具有孔隙結構，通過鑭的負載可增強其對磷酸鹽的吸附能力；在鑭改性碳材料的研究當中，碳材料的不同決定著鑭改性后的吸附效果也有著很大的差異，其中MG@La的吸附效果相對于其他鑭改性碳材料來說，吸附容量大，有回收能力，但會產生二次污染，故在今后的研究中如果能夠克服這方面的缺陷，應該是一種較好的吸附劑；在鑭改性其他材料研究中，Ws-N-La的吸附效果好，有回收能力，是一種很好的吸附劑。

同時，在鑭改性的材料當中，鑭改性黏土在目前具有較強的優勢，主要是因為其制備簡單且成本低，如LMB已經被廣泛應用于實際水體中，但是這些鑭改性的黏土礦物普遍存在著一些問題，如鑭的釋放問題，這主要是黏土礦物固鑭的能力不行所導致。同時，在實際應用當中會受到一些環境因素的影響，如pH、水中有機物質等。

目前，大多數鑭改性吸附的機理主要是配體交換、靜電吸引。由于鑭改性的材料不同，其吸附效果也有著很大的不同。故在未來的鑭改性吸附材料的研究當中應當注重材料的選擇，如具有孔隙結構、等電點較高、富含羥基的材料等，同時一些制備復雜且成本高的材料應該被舍棄，而應當與實際應用結合來選擇低成本的材料。

總的來說，實際廢水是一個復雜的系統，用合成的鑭改性材料去除磷酸鹽的試驗無法提供有關其實際性能的信息。因此，開發穩定、高效的鑭改性吸附劑具有重要意義。此外，還應特別注意鑭復合材料中鑭泄漏的問題，這不僅對環境造成潛在的威脅，而且會干擾吸附劑的再利用。此外，為了促進磷酸鹽吸附劑的實際應用，必須簡化合成過程，降低處理成本和隨之而來的環境影響。