多功能的有機-無機雜化結(jié)構(gòu)使得金屬有機框架（MOF）成為各種客體的出色主體材料。此外，由于其易于熱解的性質(zhì)，MOF已被證明可作為前驅(qū)體，用以構(gòu)筑具有特殊多孔結(jié)構(gòu)的碳基材料。在此，基于原位合成和ZIF-67的熱解，胺化的MIL-53(Al)@碳納米管新型多孔納米復合結(jié)構(gòu)被首次合成。得到的復合納米結(jié)構(gòu)通過掃描電子顯微鏡、Brunauer−Emmett−Teller分析，透射和高分辨透射電鏡，X射線光電子能譜等手段表征。結(jié)果表明胺化的MIL-53(Al)和CNT之間形成了緊密的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。所得的復合材料名為N-MIL@CNT，對從廢水中去除雙酚AF（BPAF）和嗪草酮表現(xiàn)出顯著增強的性能，最大吸附值分別為274 mg/g（BPAF）和213 mg/g（嗪草酮），高于其他基于MOF的納米材料。我們對吸附等溫線、動力學和熱力學進行了詳細的研究，并提出了選擇性吸附機理。優(yōu)異的選擇性，可重復使用性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性表明，該納米復合結(jié)構(gòu)在對廢水中選擇性去除BPAF或嗪草酮具有潛在的實際應(yīng)用價值。
Scheme 1. 胺化的MIL-53(Al)@CNT復合吸附劑的制備過程示意圖。
Figure 1. Co@CNT的（a）SEM，（b）TEM和（c）HRTEM圖像。（d）N-MIL@CNT的TEM圖像。
Figure 2. （a）Co@CNT，胺化的MIL-53(Al)和N-MIL@CNT的紅外圖。Co@CNT的（b）拉曼光譜,（c）XPS總譜。N-MIL@CNT的（d）C 1s，（e）O 1s高分辨XPS精細譜。（f）胺化的MIL-53(Al)的N 1s的高分辨XPS精細譜。（g）Co@CNT，（h）胺化的MIL-53(Al)，（i）N-MIL@CNT的N
2吸脫附等溫線。插圖：相應(yīng)的孔徑分布。
Figure 3. BPAF和嗪草酮吸附量與Co@CNT負載量的關(guān)系。
Figure 4. 兩種有機物在N-MIL@CNT上的吸附量與（a）pH值（T=298 K; t=5 h）和（b）離子強度的關(guān)系。
Figure 5. N-MIL@CNT在不同溫度下對（a）BPAF和（b）嗪草酮的吸附動力學。
Figure 6. 使用準一級動力學公式模擬的（a）BPAF和（b）嗪草酮的吸附曲線。使用準二級動力學公式模擬的（c）BPAF和（d）嗪草酮的吸附曲線。使用粒子內(nèi)模型模擬的（e）BPAF和（f）嗪草酮的吸附曲線。
Figure 7.（a）BPAF和（b）嗪草酮的吸附等溫線（T = 298 K; t =5小時）。使用Langmuir模型擬合的（c）BPAF和（d）嗪草酮的吸附曲線。使用Freundlich模型擬合的（e）BPAF和（f）嗪草酮的吸附曲線。
Figure 8.（a）各種共存離子對N-MIL@CNT吸附BPAF的影響。（b）N-MIL@CNT對四種酚類物質(zhì)吸附能力的比較。
Figure 9. N-MIL@CNT的（a）XPS總譜和（b）精細譜。
Figure 10. N-MIL@CNT對BPAF和嗪草酮的吸附機理示意圖。
本研究于2020年由東北大學 Hao Meng和Xia Zhang課題組發(fā)表于InorganicChemistry（https://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.9b02841）
原文：Construction of an Aminated MIL-53(Al)-Functionalized Carbon Nanotube for the Efficient Removal of Bisphenol AF and Metribuzin
