刘旭光教授团队设计合成一种新型磁性Fe3O4/ZIF-8复合吸附剂,用于从废水中无损分离回收苯酚。该吸附剂可在20 min快速达到吸附平衡,在苯酚初始浓度为70 ppm时,对苯酚的吸附容量达129.79 mg g-1,远高于大多数文献报道的脱酚吸附剂。这一成果发表在国际期刊Separation and Purification Technology上,题为“Magnetic Fe3O4/ZIF-8 composite as an effective and recyclable adsorbent for phenol adsorption from wastewater” (https://authors.elsevier.com/a/1e%7Exr4wbrT7kVU),我院屈芸博士研究生为该工作的第一作者,刘旭光教授为通讯作者。
金属有机框架(MOF)材料作为新兴的多孔晶体材料,具有结构可调、孔表面可修饰、吸附位点丰富等优点。目前,已有超过80000个MOF晶体结构被报道,显示出其在有机污染物吸附和分离方面的巨大潜力。然而,如何有效利用MOF吸附剂的活性吸附位点和孔隙,并在实际应用后回收粉状MOF一直是研究的重点。因此,探索高效、易分离的MOF吸附剂,阐明其结构设计原理和吸附机理是研究的当务之急。
图1. Fe3O4/ZIF-8对苯酚的吸附机理
ZIF-8的大比表面积和活性位点 (N原子和芳香环)为复合吸附剂提供了高亲和性的苯酚吸附位点,使其对苯酚吸附能力优异。Fe3O4纳米粒子均匀嵌入ZIF-8中,不仅有效赋予复合吸附剂磁响应分离性能,同时能够优化其孔道结构,具有正协同吸附作用。此外,分析了Fe3O4/ZIF-8与苯酚之间的多种相互作用机制,揭示其对苯酚的吸附机理。将该Fe3O4/ZIF-8吸附剂应用于废水净化,有望以简便、节能的方式分离、富集和回收高纯有机化合物。