王帅、卜夕园等同学关于调节剂烷基链长度定制UiO-66缺陷工程以增强U(VI)吸附的研究成果被 Separation and Purification Technology 接收,热烈祝贺!
金属有机框架(MOF)的缺陷工程是调控其孔结构与表面化学性质的有力手段,但如何精确控制缺陷密度、避免结构坍塌,仍是该领域的核心挑战。UiO-66因其优异的水/热/化学稳定性被视为理想的缺陷平台,然而传统合成中缺陷位点往往随机分布、难以定量调控,限制了构效关系的深入解析。
本文提出了一种基于调节剂烷基链长度的精确缺陷工程策略,系统改变单羧酸调节剂碳链长度(C1–C12),实现了UiO-66缺陷密度的连续、可控调节。研究发现,适度链长延长(C1→C8)增强竞争配位,产生丰富的缺失连接体缺陷与分级孔结构,使不饱和Zr(IV)位点充分暴露;其中C8调节下缺陷密度达到最大。链长进一步延伸至C12时,缺陷密度降低而BET比表面积最高,揭示了一个明确的“缺陷-结构权衡阈值”:过长链长使体系偏离最优缺陷区间,但未引起孔堵塞或过度缺陷。在U(VI)吸附测试中(pH=5,初始75 mg/L),UiO-66-oct (C8)平衡吸附量达196 mg/g(原始UiO-66为45 mg/g,提升约4.4倍),Langmuir最大容量304 mg/g;材料在5 M HNO3中保持结构完整,证实缺陷调控未牺牲框架稳定性。该工作建立了调节剂链长–缺陷密度–吸附性能之间的定量构效关系,为MOF缺陷工程的精准设计提供了可推广的定量指南。
本工作不仅为UiO-66缺陷调控提供了新范式,也为面向环境分离应用的MOF材料理性设计开辟了新思路。
文章信息:Shuai Wang,# Xiyuan Bu,# Zijie Li,* Li-Yong Yuan,*et al. Defect engineering in UiO-66 tailored by modulator alkyl chain lengthfor enhanced U(VI) adsorption. Separation and Purification Technology. (#代表共同一作,*代表通讯作者)