華僑大學在3D打印MOF材料領域取得研究進展

來源   華僑大學化工學院

據(jù)南極熊了解，華僑大學2017級碩士研究生裴蕊同學在導師周樹鋒教授和詹國武教授的指導下，在3D打印MOF材料領域取得新進展，相關研究成果以“3D-Printed Metal-Organic Frameworks within Biocompatible Polymers as Excellent Adsorbents for Organic Dyes Removal”為題在線發(fā)表于《Journal of hazardous materials》期刊（工程技術一區(qū)Top，當前影響因子7.65）。

每年，紡織、皮革、造紙、化妝品和塑料工業(yè)產(chǎn)生的數(shù)百萬噸的染料廢水被排放到環(huán)境中，對環(huán)境造成了巨大的破壞，甚至嚴重威脅著人類的健康。因此，如何從工業(yè)廢水中去除染料污染物是一個急需解決的問題。近年來，通過配位鍵組裝金屬離子/團簇和有機配體的金屬有機骨架（MOF）引起了人們相當大的關注。MOF材料擁有許多有趣的特性，例如高比表面積、高孔隙率以及可調(diào)整的拓撲結(jié)構(gòu)等，因此，MOF材料可應用于吸附染料廢水。然而粉末狀的MOF難以回收利用，且易于分解，這極大地限制了其在工業(yè)上的實際應用。因此，如何將MOF集成為整體材料并促進其回收已成為一個關鍵的問題。

在本研究中，通過3D打印技術，將MOF打印成形為三個不同幾何形狀，從而克服了粉末狀MOF在氣流或液體流中的不穩(wěn)定性和高壓降的缺點。海藻酸鈣和明膠（CA-GE）的混合物作為生物相容性粘合劑，可以使MOF材料輕松打印并增強其機械性能。此外，在應用于印染廢水的吸附過程中，打印的幾何形狀（正方形、六邊形和圓形）、MOF負載量和MOF尺寸也極大地影響MOF的吸附性能。例如，CA-GE支架對亞甲藍吸附效率僅為43.6％，而打印的MOF/CA-GE樣品在20分鐘對亞甲基藍的吸附效率高達99.8％。研究證明了MOF固有的微孔結(jié)構(gòu)和3D基質(zhì)的介孔/大孔結(jié)構(gòu)對多種有機染料及其混合物具有優(yōu)異的吸附性能。此外，3D打印的吸附劑可以在稀酸溶液中輕松再生，并至少重復使用7次而不會降低性能。相反，粉末狀MOF最多只能重復使用2次。

該研究工作由周樹鋒教授課題組和詹國武教授課題組合作完成，得到華僑大學科研啟動基金、國家自然科學基金、福建省自然科學基金，以及華僑大學研究生科研創(chuàng)新項目的資助。

論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/sc ... 1931372X?via%3Dihub