超临界二氧化碳中构筑MOF-聚合物复合材料捕获水体中的银

发布日期:2023-10-08     浏览次数:次   

我院彭丽副教授/李军教授团队与合作者在多孔材料水处理方面取得重要进展,相关研究成果以Rapid, Selective Extraction of Silver from Complex Water Matrices with a Metal–Organic Framework/Oligomer Composite Constructed via Supercritical CO2为题,在线发表于《德国应用化学》上(Angewandte Chemie International Edition, 2023, e202309737. DOI10.1002/anie.202309737),并被选为热点文章(hot paper)。

电子废弃物被认为是非常具备开发潜力的“城市矿藏”,是“放错地方的资源”。随着电子废弃物的大量累积和对稀有金属需求的不断增加,寻找能够从废弃物中提取金、银等目标金属的技术逐渐吸引了人们的关注。与此同时,从大量的城市废弃垃圾中选择性回收有价值金属和矿产品也具有极高的经济效益和社会效益。一般来说,从废弃物中提取金属包括浸出,选择性捕获及还原等步骤。因此,如何构筑新颖的材料从复杂水体基质中快速、高效地选择性捕获贵金属如银等对实现上述目标显得尤为重要。

针对上述情况,本工作报道了一种可控的绿色工艺,以超临界二氧化碳(ScCO2)为介质,制备了一种高度多孔的金属-有机框架(MOF/低聚物复合材料,MIL-127-聚邻苯二胺(PoPD),该材料可用于从包括河水、海水、废定影液和电子垃圾浸出液等几种液体基质中快速、选择性地提取银,且吸附后的材料可直接应用于高效抗菌。由于零表面张力、低粘度和强渗透性,ScCO2可以很容易地以最小的扩散阻力渗透到MIL-127的微孔中,有助于维持单体/低聚物的高溶解度,从而可以使这些物种在MOF孔道中更均匀高效地分散。与采用传统浸渍策略制备的MIL-127/PoPD复合材料相比,引入ScCO2后,低聚物负载量大大提高,且合成更加容易控制。因此这种新的ScCO2辅助方法可以在MOF/低聚物复合材料合成中发挥独特的作用。

本工作在我院李军教授、彭丽副教授、能源学院杨述良副教授和洛桑联邦理工学院Wendy L. Queen教授的共同指导下完成。我院2021级博士生薛天威为文章的第一作者,我院2020级博士生李睿清、2020级硕士生郭培文、赖辉燕和2019级硕士生陈嘉雯参与了部分实验,理论计算部分由莫斯科国立大学O. A. Syzgantseva教授完成。我院颜晓梅教授、中国科学院化学研究所李书沐博士和韩布兴研究员参与了本工作的讨论及为本工作提供了部分指导。研究工作得到国家自然科学基金项目(2207827421903066)和beat365官方网站校长基金(20720210046)的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202309737


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