青岛大学报道一类稳定的MOF吸附剂能高效去除空气中的苯

原标题:青岛大学报道一种稳定的MOF吸附剂可高效脱除空气体中的苯。

苯等挥发性有机化合物(VOCs)是一种有毒污染物，会造成室内外空空气污染，甚至微量浓度也会造成环境和健康问题。目前去除室内空气体中苯的方法有等离子体氧化法、光催化氧化法和活性炭吸附法。苯被氧化降解，但同时会产生二次污染物(CO、NOx、O3)。污染空气体和工业废水中挥发性有机化合物的物理吸附由于其相对低的回收能量而受到关注。然而，通常驱动物理吸附的非共价结合力意味着VOCs的结合力往往很弱，尤其是在低分压下。

金属有机骨架材料具有超大的比表面积和可调的结构，在气体储存和分离方面具有重要意义，并被研究用于去除挥发性有机化合物。事实上，一些MOF在苯吸附方面优于商业吸附剂，如活性炭纤维、活性炭(AC)和沸石。例如，当在293 K下相对压力(P/P0)为1时，MOF-177 (Basolite Z377)的苯吸收率为16.8 mmol g -1 (AC9为5.6 mmol g -1，石墨化生物炭为5.8 mmol g -1)。尽管MOFs捕集VOCs用于环境修复和个人防护的潜力是显而易见的，但芳香族VOCs(如苯)通常与MOFs形成弱静电、氢键或配位键相互作用，从而提供较差的分离性能。据报道，在突破实验中，几种苯容量高的MOF在模拟空气体的净化中表现不佳。关于MOFs的另一个问题是稳定性是实用性的先决条件，但是许多MOFs不具有良好的热稳定性或水解稳定性。此外，湿度也会降低吸附性能。

在此，青岛大学化学化工学院青年教师何涛副教授报道了一个稳定的MOF吸附剂家族，以晶体工程为指导，有效去除空气体中的苯，甚至达到百万分之一的水平。这些金属-双吡唑酸骨架，此处命名为BUT-53至BUT-58 (BUT =北京工业大学)，由Co2+或Zn2+离子和双吡唑酸(双吡唑酸)配体组成，具有相似的骨架结构，但孔径大小和化学性质不同。相关成果名为“利用双壁金属-双吡唑盐框架实现苯蒸汽的痕量去除”，发表在国际顶级期刊《自然材料》(NAT。脱线。，2022，doi: 10.1038/S41563-022-01237-X)，期刊影响因子为43。何涛副教授是该成果的第一作者，青岛大学是联合完成单位。

图一。BUT-53 ~ BUT-58的构建策略及苯吸附性能研究。

本研究构建了一系列双壁吡唑多孔材料，实现了对空气体中ppm浓度苯蒸气的高效捕集(图1)。通过调节孔径和孔环境，使客体分子与骨架之间产生多重非共价相互作用，这是实现痕量苯选择性吸附的关键，也具有吸附容量高、穿透时间长的优点。即使在潮湿条件下，这类材料也具有去除空气体中微量苯的能力，有望用于空气体净化和环境修复。

图2-双壁金属-双吡唑框架示意图

本文报道了一种双壁金属双吡唑酸骨架，BUT-53至BUT-58，298 K，2.47-3.28 mmol G1。纸质链接:

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