通过Ni₈-Pyrazolate多孔框架的双端设计去除多污染物PFOA和PFOS

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 环境化学环境化学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 持久性 perfluoroalkyl 物质 (PFAS) 具有重大环境和健康风险.
• 现有的PFAS整治方法往往是低效的或昂贵的.
• 对于能够捕获这些污染物的先进材料有着至关重要的需求.

研究的目的:

• 为选择性吸附PFAS开发一个高度稳定和功能性的多孔协调框架 (PCF).
• 设计一个具有可调节功能的PCF,用于增强污染物捕获.
• 为了评估设计的PCF对 perfluorooctanoic acid (PFOA) 和 perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) 的吸附性能.

主要方法:

• 利用晶体工程设计了一种新型的链接分子,使用受保护的皮拉供体和乙烯基侧单元.
• 组装了Ni8-pyrazolate框架通过pyrazole组的溶热脱保护.
• 后合成功能化了框架,通过切割silyl保护组来揭示终端基单元.
• 与 perfluorophenyl azide 进行点击化学,以引入 perfluoro 单元和 1,2,3-triazole 基用于 PFAS 吸附.

主要成果:

• 功能化的Ni8-pyrazolate框架在恶劣的环境条件下表现出高稳定性.
• 实现了高效的 perfluorooctanoic 酸 (PFOA) 吸附,其最大吸收能力 (qmax) 为 268.5 mg g-1 ,速度常数 (kobs) 为 0.99 g mg-1 h-1.
• 展示了高甲硫酸 (PFOS) 的有效吸附,其qmax为142.1 mg g-1和kobs为0.77 g mg-1 h-1.
• 引入的 perfluoro 单位和 triazole 部分对于吸附剂的有效性至关重要.

结论:

• 开发的晶体工程孔隙协调框架是一种有前途的吸附剂,可以从环境中去除持久性污染物.
• 合成后修改策略允许调节功能,增强吸附能力.
• 这种方法为具有挑战性的 perfluoroalkyl 物质的环境修复提供了可行的解决方案.