【NH2-MIL-101】基于Fe基MOFs的MIL-101对水溶液及富营养化水中磷酸盐的有效吸附与去除

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摘要：
云南大学团队在本篇文章中研究了基于Fe的金属有机框架（MOFs）MIL-101和NH2-MIL-101对水溶液及富营养化水中磷酸盐的吸附性能。研究表明，这两种材料对磷酸盐具有高效的去除能力，能在短时间内显著降低磷酸盐浓度。NH2-MIL-101(Fe)由于含有氨基，其吸附能力高于MIL-101(Fe)。此外，Fe基MOFs对磷酸盐具有高选择性，并且在实际富营养化水样中表现出良好的去除效果。

研究背景：
- 行业问题：磷酸盐广泛应用于食品、农业等行业，其过量使用导致水体富营养化，引发藻类爆发和水生生物死亡等问题，因此高效去除水体中的磷酸盐成为亟待解决的环境问题。
- 研究现状：目前去除磷酸盐的方法包括生物降解、吸附、电化学等，其中吸附技术因其环保、操作简单、成本低而被广泛应用。MOFs因其高孔隙率、大比表面积等特性被认为是一类有前景的吸附剂，但关于MOFs吸附磷酸盐的研究较少，且多集中在成本较高的Zr基材料。
- 本文创新：本研究选择了成本较低的Fe基MOFs，并引入氨基功能团以增强对磷酸盐的吸附能力。通过对比MIL-101(Fe)和NH2-MIL-101(Fe)的吸附性能，揭示了氨基对吸附能力的影响，并提出了可能的吸附机制。

实验和分析：
- 材料合成与表征：通过溶剂热法合成了MIL-101(Fe)和NH2-MIL-101(Fe)，并利用XRD、FTIR、SEM、TEM、XPS等手段对其结构和形貌进行了表征。结果表明，两种材料具有相似的晶体结构，且NH2-MIL-101(Fe)因引入氨基而具有更高的比表面积。
- 性能结果分析：实验结果表明，NH2-MIL-101(Fe)的吸附容量高于MIL-101(Fe)，这可能归因于氨基与磷酸盐之间的静电吸引作用。此外，Fe基MOFs对磷酸盐具有高选择性，即使在存在其他阴离子的情况下，也能高效吸附磷酸盐。通过对吸附动力学和等温线的分析，进一步揭示了吸附过程的机制。

总结：
- 主要研究结果：Fe基MOFs对磷酸盐具有高效的吸附能力，NH2-MIL-101(Fe)的吸附性能优于MIL-101(Fe)，且在实际富营养化水样中表现出良好的去除效果。
- 创新突破：成功合成了具有高吸附性能的Fe基MOFs，并揭示了氨基对磷酸盐吸附能力的增强作用。
- 潜在意义和引用：本研究为开发低成本、高效的磷酸盐吸附剂提供了新的思路，对解决水体富营养化问题具有重要意义。

Effective Adsorption and Removal of Phosphate from Aqueous Solutions and Eutrophic Water by Fe-based MOFs of MIL-101
文章作者：Qiying Xie, Yan Li, Zhaoling Lv, Hang Zhou, Xiangjun Yang, Jing Chen, Hong Guo
DOI：10.1038/s41598-017-03526-x
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41598-017-03526-x

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