基于金属位点修饰的金属-有机骨架材料吸附性能调节及其在芳香族致癌物吸附中的应用

Metal-Organic Frameworks (MOFs) are a new kind of porous materials which offer a variety of topologies, porous networks and high surface areas. MOFs are proved to be promising and have potential for the applications of adsorption. Postsynthetic modification is a new concern for the regulation of adsorption properties of MOFs. Here, ethylamine and pyridine are grafted on the unsaturated chromium metal sites of MIL-101. This proposal is aimed at exploration of MIL-101 and its derivatives for the adsorption, solid-phase extraction of aromatic cancerogen, including benzene homologues and polycyclic aromatic hydrocarbons. Derivative of MIL-101 which has the best adsorption affinity to aromatic cancerogen is explored as a novel sorbent for the solid-phase extraction and removal of trace aromatic cancerogen in human serum and water sample, with analysis using gas chromatography and liquid chromatography.It is expected that the fulfilling of this proposal will make MOFs not only more powerful for the applications in analytical chemistry, but also helpful for the control and reduction of aromatic cancerogen pollutions.

金属-有机骨架材料（MOFs）是一种新型的多孔材料，具有多样的拓扑结构和极大的孔容量，已被广泛应用于吸附和分离领域。为了调节和改善MOFs的吸附性能，对MOFs孔道性质的调节成为了新的研究热点。本项目拟选取具有不饱和金属位点的MOFs，即MIL-101作为研究对象，并对其不饱和金属位点进行修饰，通过研究修饰前后MIL-101与芳香族致癌物（苯系物、多环芳烃）的吸附性能和吸附机理，筛选出对芳香族致癌物吸附效果较好的金属位点修饰的MIL-101，并将其应用于芳香族致癌物的固相萃取中，建立环境样品和生物样品中芳香族致癌物的萃取和去除新方法。本项目的研究和实施，不仅是对MOFs吸附性能的探索和改善，推进了MOFs在分析化学领域中更广泛的应用，同时，对控制与削减芳香族致癌物对环境和人类的危害，推动分析化学与材料科学，生命科学的交叉、融合发展会具有更为重要的意义。

金属-有机骨架材料（MOFs）是一种新型的多孔材料，具有多样的拓扑结构和极大的孔容量，已被广泛应用于吸附和分离领域。为了调节和改善MOFs的吸附性能，对MOFs孔道性质的调节成为了新的研究热点。本项目拟选取具有不饱和金属位点的MOFs，即MIL-101作为研究对象，并对其不饱和金属位点进行修饰，通过研究修饰前后MIL-101与多环芳烃、食用色素等的的吸附性能和吸附机理，筛选出对上述化合物吸附效果较好的金属位点修饰的MIL-101。本项目的研究和实施，不仅是对MOFs吸附性能的探索和改善，推进了MOFs在分析化学领域中更广泛的应用，同时，对推动分析化学与材料科学，生命科学的交叉、融合发展更会具有更为重要的意义。纳米二氧化钛因其光催化活性高、化学和生物稳定性好、氧化能力强、能耗低、可重复使用成为性质最优良的光催化材料。我们通过文献调研，筛选和尝试不同合成方法，开发了多种TiO2@MOF复合材料。以溶胶-凝胶法制备复合材料TiO2@MIL-100，复合材料TiO2@MIL-100既具有MIL-100的优良的吸附能力，又结合了TiO2的光催化活性。首次提出MOF作为有机物的“分子泵”，不仅能够高效吸附，并能加快TiO2降解效率，从而高效去除水溶液中的罗丹明B。报道了一种简单的核-壳型复合材料TiO2@MIL-53复合材料制备方法，并将其应用于高效吸附和降解多种非离子型有机染料中。制备的复合材料TiO2@MIL-53不仅具有MIL-53的优良吸附性质，同时具有锐钛矿型TiO2的光催化活性。不仅如此，经过充分高温活化的TiO2@MIL-53复合材料与纯MIL-53材料相比，具有更大的吸附容量。该复合材料良好的展现出MOFs的吸附优势以及锐钛矿型TiO2的光催化性能，使得TiO2@MOF复合材料在污水净化方面的应用性得到进一步展现。