金屬有機(jī)框架（MOFs）材料具有比表面積高、密度低、易于調(diào)控修飾等優(yōu)點(diǎn)，在污染物吸附領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛質(zhì)。然而，合成的MOFs通常是納米/微米級(jí)的粉末，在實(shí)際應(yīng)用中需要通過(guò)添加膠黏劑或壓片等手段成型，這一過(guò)程會(huì)導(dǎo)致孔道減少、傳質(zhì)受阻，大幅降低MOFs的效率。如何在保持MOFs固有特性的前提下，將MOFs塑造成面向應(yīng)用的整體材料仍具挑戰(zhàn)。
為了解決以上問(wèn)題，青島能源所王光輝研究員帶領(lǐng)的多孔催化材料研究組以廢棄玉米秸稈為載體，開發(fā)了一種用于連續(xù)流水體除磷的新型MOFs器件。相關(guān)研究發(fā)表在Chemical Engineering Journal《化學(xué)工程》雜志上。
該研究團(tuán)隊(duì)利用溶劑熱法，在玉米秸稈的細(xì)胞壁表面均勻生長(zhǎng)了一層UiO-66 MOFs膜，制備了UiO-66/MS材料，并將其組裝成了過(guò)濾器件。玉米秸稈獨(dú)特的生物結(jié)構(gòu)提供了發(fā)達(dá)的傳質(zhì)通道，UiO-66的單層膜形態(tài)促進(jìn)了吸附位點(diǎn)的暴露，使UiO-66的本征磷酸鹽吸附性能得以充分發(fā)揮。在連續(xù)流實(shí)驗(yàn)中（通量300 L m-2 h-1），UiO-66/MS器件可將初始P濃度為3 ppm的磷污染水體修復(fù)至中國(guó)一級(jí)污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍內(nèi)。同時(shí)，該研究也為廢棄玉米秸稈的增值利用提供了一種新途徑。
該論文的第一作者是青島能源所的李德昌博士和博士研究生張潛，通訊作者為王光輝研究員。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后基金等項(xiàng)目的資助。
圖 1. UiO-66/MS的合成示意圖和結(jié)構(gòu)表征圖
De-Chang Li1, Qian Zhang1, Wen-Quan Wang and Guang-Hui Wang*. Filter fabrication by constructing metal-organic frameworks membrane on waste maize straw for efficient phosphate removal from wastewater. Chem. Eng. J., 2022, 136461.
專利：一種MOF/玉米秸稈復(fù)合材料及器件的制備方法和應(yīng)用，申請(qǐng)?zhí)枺?2022103903279.
