可重構的金屬有機框架對鎘離子的高效吸附與識別

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金屬有機框架材料由於其多樣的拓撲結構以及優良的性能受到了科學家們的廣泛研究，其主要應用於氣體吸附、熒光、催化識別等方面。近年來，金屬有機框架材料作為一種固體吸附劑受到人們越來越多的關注。例如，在其孔道中引入合適的官能團作為活性位點，就可以很好地吸附重金屬離子。儘管向反應體系中引入硫醚（基）等活性位點，可以有效地吸附重金屬汞離子已有不少報道，但利用金屬有機框架材料吸附重金屬鎘離子的報道卻少之又少。

近日，中國科學院福建物質結構研究所洪茂椿院士課題組利用簡單的噻吩二羧酸配體與主族金屬鈣離子在溶劑熱的條件下構築了一例結構獨特的MOF框架—FJI-H9。研究表明，FJI-H9對鎘離子有超高的選擇性吸附，進一步研究發現，FJI-H9不僅可以重複利用吸附鎘離子，而且多次使用後的材料可以原位重構生成新鮮的晶體材料，實現了晶體材料的首次原位重構，這將大大的節約原料成本。同時，利用該材料可以低濃度快速的識別溶液中的鎘離子，濃度低至10ppm，這也是工業上鎘污染的濃度級別。已報道的文獻表明，吸附重金屬離子主要是由於框架中的活性位點引起的，而固體紅外測試，EXAFS測試以及對比實驗表明，FJI-H9吸附鎘離子的機理主要是由於框架本身提供了一個很好的空間，在氫鍵存在的情況下，硝酸鎘可以緊密的堆積在孔道中。所以，不同於已報道的文獻，FJI-H9的選擇性吸附鎘離子是由於空腔的限域效應和活性位點協同作用引起的，並且空腔的限域效應起主導作用。

相關研究成果發表在國際核心學術期刊Chem. Sci., DOI: 10.1039/C6SC00972G。第一作者是博士生薛輝。

該工作得到了國家自然科學基金，973項目的大力支持。

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/SC/C6SC00972G

原文：A regenerative metal–organic framework for reversible uptake of Cd(II): from effective adsorption toin situdetection

Chem. Sci.,2016, DOI: 10.1039/C6SC00972G

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