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城市环境所在MOF@γ-Al2O3微球衍生界面CoAl2O4物种激活过硫酸盐方面取得进展

2020-05-21 城市环境研究所
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  金属有机框架(Metal organic frameworks, MOFs)及其衍生材料作为新型纳米功能材料用于环境修复已受到国内外研究学者和环境工程师们的广泛关注;其中,MOFs基复合材料介导的高级氧化过程降解有毒污染物是环境催化领域一个重要的新兴研究方向。目前,应用于上述过程的MOFs及其衍生材料多为纳米尺度的粉末,易于团聚,且不方便回收利用,增加了实际水处理时活化剂/催化剂重复利用成本;于是水环境工程学者将研究的目光聚焦于构建新型磁性MOFs基复合材料,该类材料具有较好的磁分离性能,但在回收利用过程中需要引入外部磁场和高温煅烧过程;目前,探索出一种成本有效、可直接回收、且免于高温煅烧再生的MOFs衍生的非磁性宏观活化剂或催化剂(任意尺寸 > 1 mm)是开发MOFs基复合材料用于水环境修复的热点和难点课题。

  鉴于此,中国科学院城市环境研究所环境功能材料组(付明来组)以可室温合成的ZIF-67为前驱体、廉价的商业活性γ-Al2O3微球(直径3-5 mm)为载体,设计合成了CoAl2O4@γ-Al2O3整体式催化剂,形成的界面CoAl2O4物种可激活过一硫酸盐(PMS)产生多种活性氧物种(如SO4.-1O2)高效去除水中难降解抗生素甲硝唑。该研究表明:CoAl2O4@γ-Al2O3在满足其催化应用的同时可实现简单快速分离,生产1g CoAl2O4@γ-Al2O3 仅为0.14元(耗材价格按国药价格计算),且老化后的CoAl2O4@γ-Al2O3经PMS溶液清理后即可恢复其活性,因而有望解决MOFs类材料回收和重复利用成本高的问题。

  近日,研究成果以Interfacial CoAl2O4 from ZIF-67@γ-Al2O3 pellets toward catalytic activation of peroxymonosulfate for metronidazole removal为题发表在国际期刊Chemical Engineering Journal上。博士生祝敏平为第一作者,杨佳诚和付明来为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(51778598、51808524和51478449)的资助。

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ZIF-67@γ-Al2O3微球衍生的界面CoAl2O4物种催化过一硫酸盐去除甲硝唑机理图

打印 责任编辑:叶瑞优

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