硫功能化MOFs的定向组装及其在液相中对金属离子选择性吸附和分离性能研究

With the acceleration of the industrialization process, heavy metal ions, organic molecules and other pollutants are discharged into the environment. The development of a better material with adsorption and removal of pollutants is an urgent problem to be solved. As a type of novel porous crystalline materials with high porosity, large surface area, adjustable pores, high purity and crystalline, metal-organic frameworks (MOFs) materials are receiving more and more attentions in the area of adsorption and separation in recent years. The research work includes: syntheses of novel porous MOFs using S-containing ligands; adjustment of the pore structures of these MOFs through change of the situation and connection groups of S atoms in the ligands; measurement of the adsorption properties of MOFs for metal ions in liquid phase; employment of S-modified MOFs as stationary phase to separate metal ions through High-Performance Liquid Chromatography; optimization of the structures and adsorption properties. This work will provide new information in designing and synthesizing novel materials for liquid adsorption and separation as well as lay the foundation for the practical removal of inorganic pollutants from liquid phase.

随着工业化进程的加快，大量重金属离子、有机分子等污染物被排放到环境中，开发一种具有较好污染物分离和去除效果的吸附材料是当前亟待解决的问题。金属有机骨架（MOFs）作为一类新型多孔晶态功能材料，其结构和性能表现出多样化、可调控及兼容性等诸多特征，为新型吸附和分离材料的开发提供了一个重要平台。本项目拟合成以硫功能基修饰的MOFs材料，研究其对金属离子的吸附和分离性能，探讨S功能基对MOFs结构和吸附性能的影响，揭示结构和性能之间的关系；在此基础上，初步探索以该类材料为色谱固定相，利用高效液相色谱法分离混合金属离子，探讨此类材料在液相色谱分离领域的应用。该项目的研究既可以为新型液相吸附和分离材料的设计与合成提供新思路，也可以为液相体系中无机污染物的去除提供更多理论依据。

随着工业化进程的加快，大量有毒金属离子、有机分子等污染物被排放到环境中，开发一种能快速、准确、简便地检测污染物、吸附和去除效果的新材料是化学家、材料学家和环境学家亟待解决的问题。金属有机骨架（MOFs）作为一类新型多孔晶态材料，其结构和性能表现出多样化、可调控、易修饰、高稳定性等诸多特征，为新型材料的开发提供了一个重要平台。该项目利用硫、氧、氮修饰的羧酸配体为构筑单元，得到多系列S/O/N功能化MOFs材料，对有毒金属离子和有机污染物具有快速检测和吸附性能。研究表明，引入到MOFs的孔洞中的硫、氧、氮等原子作为重要识别位点，对目标物质的选择性识别和快速检测起到非常关键的作用；MOFs中功能基的种类、位置、连接方式等均可对MOFs的结构调控、传感、选择性吸附和分离性能产生影响。该项目的研究工作进一步丰富了MOFs体系，既可以为新型液相传感、吸附和分离材料的设计与合成提供新思路，也可以为液相体系中污染物的去除和分离提供更多的科学理论依据。