随着放射性核素235U(VI)不可避免地释放到自然环境中，U(VI)的潜在毒性和不可逆转对自然环境的影响已成为最前沿的污染问题之一。最近一项研究揭示了一种棒状金属有机骨架(MOF-5)纳米材料作为高效吸附剂用于去除放射性核素U(VI)，说明MOF-5在实际应用中可作为快速高效去除放射性核素的候选材料。
研究相关的论文题为：“Synthesis of novel rod-like metal-organic framework (MOF-5) nanomaterial for efficient removal of U(VI): batch experiments and spectroscopy study”，在 Science Bulletin 2018年 63(13): 831-839出版，由华北电力大学王祥科教授和于淑君老师担任通讯作者撰写。研究者通过溶剂热法合成一种棒状金属有机骨架（MOF-5）纳米材料，并用于有效吸附水溶液中的U(VI)。批量实验结果表明主要的相互作用机制是内层表面络合和静电相互作用。在pH = 5.0和T = 298 K时，U(VI)在MOF-5上的最大吸附容量为237.0 mg/g，并且在5 min内达到吸附平衡。热力学参数表明，MOF-5上U(VI)的去除是自发和吸热过程。另外，FT-IR和XPS分析表明MOF-5对U(VI)的高吸附能力主要归因于其丰富的含氧官能团（即C-O和C=O）。
金属有机框架（MOFs）是由金属节点（即金属离子或簇）和通过配位键连接的有机连接体组成的一类晶体多孔材料。由于其结构调整性、可控孔隙率和高结晶度，MOFs成为21世纪最广泛研究的材料之一。广泛用于构建MOFs的金属离子包括Fe(III)、Cu(II)、Ca(II)、Al(III)、Mg(II)、Zn(II)、Cd(II)、Co(II)、Zr(IV)、Ln(III)和Ti(III)，它们可以采用各种配位几何形状，如三角双锥体、金字塔形、正方形、四面体和八面体。制备MOF的常用策略可以分为两类：（1）直接的非水或水性合成和（2）混合的非水性或水性合成。广泛使用的合成方法包括溶剂热、水热、机械化学、逐层生长、超声波、电化学、微波和高通量合成。
自1995年发现MOFs以来，它们已经应用于吸附、气体储存、分离、催化、传感和生物医学领域。最近，许多种MOF基材料（例如SCU-100和UiO-66-AO）已成功合成并显示出高效的U(VI)去除速率（10分钟内）。到目前为止，已经合成了大约20种MOF材料，并将其用于吸附U(VI)。然而，很少有文章针对MOF-5材料的U(VI)去除进行研究，特别是相互作用机制的研究。
该研究采用溶剂热法成功合成了MOF-5样品，并用于去除放射性废水中的U(VI)。通过SEM、TEM、FT-IR、XRD和XPS等手段对MOF-5的形貌和微观结构进行了表征。研究了接触时间、U(VI)浓度、温度、pH和离子强度的影响。此外，从实验结果和光谱表征来评估U(VI)和MOF-5之间的相互作用机制。着重介绍MOF-5作为U(VI)富集的最佳候选物的应用，它为从水溶液中去除放射性核素和减轻环境污染压力提供了新材料。
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这项工作得到了国家重点研究开发项目（2017YFA0207002），国家自然科学基金项目（21577032,21607042），中央高校基本科研基金（2018ZD11,2018MS114,2016MS02），江苏省放射医学防护重点实验室和江苏高校重点学科发展研究资助。
更多详情请阅原文：
Yihan Wu, Hongwei Pang, WenYao, Xiangxue Wang, Shujun Yu, Zhimin Yu, Xiangke Wang. Synthesis of rod-like metal-organic framework (MOF-5) nanomaterial for efficient removal of U(VI): batch experiments and spectroscopy study. Science Bulletin, 2018, 63(13): 831-839
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927318302433
Journal
Science Bulletin