【NH2-MIL-88形貌控制】双功能NH₂-MIL-88(Fe)金属有机框架纳米八面体用于水介质中砷酸盐的高灵敏检测和高效去除

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摘要：
作者通过溶剂热法合成了NH₂-MIL-88(Fe)纳米八面体，该材料兼具高灵敏检测和高效去除砷酸盐（As(V)）的双功能。其荧光增强特性可实现As(V)的快速检测（<1分钟），线性范围0.1-50μM，检测限4.2ppb，选择性优异；同时饱和吸附容量达125mg/g，60分钟内可将痕量As(V)降至饮用水标准以下，在实际水样中应用效果良好。

研究背景：
1.行业问题和研究现状：砷污染危害大，WHO规定饮用水中砷限值为10ppb，但现有技术多单独实现检测或去除，功能单一，难以满足实际需求。
2.本文创新：设计合成氨基功能化Fe基MOF（NH₂-MIL-88(Fe)），利用其荧光特性和Fe₃-μ₃-氧簇与As(V)的特异性作用，同时实现高灵敏检测与高效去除，解决功能单一问题。

实验部分：
1.NH₂-MIL-88(Fe)合成：1.3838mmol NH₂-BDC与FeCl₃·6H₂O溶于30mL DMF，120℃溶剂热反应20小时，离心洗涤后冻干，得纳米八面体（平均边长150nm）。
2.As(V)荧光检测：5mg样品分散于100mL水，加入不同浓度As(V)，350nm激发，450nm测荧光强度。结果：荧光随As(V)浓度增强，线性范围0.1-50μM（R²=0.9983），检测限4.2ppb。
3.As(V)吸附实验：0.2g/L样品与5mg/L As(V)溶液反应，60分钟达平衡，残留As(V)≤3ppb；吸附等温线符合Langmuir模型，饱和容量125mg/g。
4.选择性与稳定性测试：5倍浓度的共存离子（如Mg²⁺、PO₄³⁻等）对检测无干扰；材料循环3次后吸附率仍超75%。

分析测试：
1.结构与形貌：XRD证实与NH₂-MIL-88(Fe)标准谱匹配；SEM/TEM显示纳米八面体（150nm），元素分布均匀；BET比表面积201m²/g，孔径1.4nm，孔容0.273cm³/g。
2.光学与化学特性：荧光光谱显示450nm处发射峰随As(V)增强；FT-IR和XPS证实As(V)与Fe₃-μ₃-氧簇形成As-O-Fe键，导致NH₂-BDC配体释放，荧光增强。
3.机理揭示：As(V)与Fe₃-μ₃-氧簇的特异性配位，既触发荧光增强（配体释放）实现检测，又通过化学吸附实现高效去除。

总结：
1.主要结果：材料实现As(V)的高灵敏检测与高效去除，性能优于现有材料。
2.创新突破：首次制备兼具双功能的NH₂-MIL-88(Fe)，通过配体释放-配位作用机制实现协同功能。
3.潜在意义：为环境中砷污染的监测与修复提供新型材料，推动MOF在环境领域的应用。

Bifunctional NH₂-MIL-88(Fe) metal–organic framework nanooctahedra for highly sensitive detection and efficient removal of arsenate in aqueous media
文章作者：Donghua Xie, Yue Ma, Yue Gu, Hongjian Zhou, Haimin Zhang, Guozhong Wang, Yunxia Zhang, Huijun Zhao
DOI：10.1039/c7ta07934f
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c7ta07934f

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