功能化锆基MOFs材料的构筑及其在重金属废水处理中的应用

With the mineral resources being mined, smelted and processed in Yunnan Province, the environmental pollution problems have become increasingly serious. Therefore, the exploration and development of the functional Zr-based MOFs materials, used to resolve the problem of heavy metal ions pollution, is of great importance. This project is aimed at the use of preponderant metal mineral resources (Zr) in Yunnan Province and various organic carboxylic acids or phosphonic acid derivatives ligands to construct functional Zr-based MOFs materials with nanosized cages and/or channels. Then the interactions between their frameworks and the pollutants of heavy metal ions are researched, in order to obtain the MOFs materials with the high efficient capture and separation. Through the single crystal structure, capture and separation experiments and quantitative simulation, the mechanism between the its frameworks and heavy metal ions were systematically discussed and the realization of real-time evaluation of capture and separation effect could be directly detected by the instrument signal. The implementation of this project will expand the applications of functional Zr-based MOFs materials and provide the experimental and theoretical evidence for new materials, which can be utilized for the selective capture and separation of heavy metal ions in the wastewater, which can make a certain contribution to the field of environmental pollution settlement.

随着云南地区矿产资源的开采、冶炼和深加工，该地区环境污染问题日益严重，探索和发展可用于解决该地区重金属污染问题的功能化锆基MOFs材料具有重要的研究意义。本项目旨在利用云南地区的优势金属矿产资源（锆）和各种有机羧酸类或膦酸类衍生物配体，构筑具有纳米笼或纳米孔道的功能化锆基MOFs材料。然后研究其结构对重金属离子捕获与分离效果的影响，获得具有高效捕获与分离重金属离子的功能化锆基MOFs材料。通过晶体结构，重金属离子捕获与分离实验以及量化模拟等，系统研究其框架与重金属离子之间的作用机理，并通过仪器信号读出捕获与分离效果，实现捕获与分离的即时评价功能。本项目的实施将拓展功能化锆基MOFs材料的应用，并为发展可用于高效捕获与分离重金属离子的新材料提供实验和理论依据，为解决环境污染问题做出一定的贡献。

随着云南省经济的持续快速发展，城市进程和工业化进程的不断增加，环境污染日益严重，探索和发展可用于高效解决环境污染问题的MOFs功能材料具有重要的研究意义。本项目通过设计和制备了系列锆基MOFs材料、功能化锆基MOFs材料、锆基MOFs复合材料和其它MOFs功能材料等，测试和表征它们的结构、稳定性和形貌，系统研究其吸附和荧光等性能，建立和发展了该类材料的结构与性能调控的新方法。在前期研究的基础上，筛选出部分具有高稳定性、优异吸性能或荧光传感性能的材料，然后研究其结构对重金属的捕获与分离效果的影响，获得具有高效捕获与分离重金属的功能化MOFs材料。此外，还进一步拓展了它们对抗生素和有机染料等环境污染物的吸附、识别及检测等方面的性能。通过晶体结构，污染物分子的捕获与分离实验以及量化模拟等，系统研究其框架与客体污染物分子之间的作用机理，并通过仪器信号读出捕获与分离效果，实现捕获与分离的即时评价功能。本项目的实施将拓展功能化MOFs材料的应用，并为发展可用于高效捕获与分离污染物分子的新材料提供实验和理论依据，为解决环境污染问题做出一定的贡献。