金属有机框架材料合成及对典型持久性有机污染物吸附与传感研究

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持久性有机污染物的污染是目前急需解决的环境问题。由于其特殊的结构,半衰期较长,在生物体内和自然环境中能够不断富集,因此开发一种高效灵敏的检测方法极具意义。随着技术的发展,持久性有机污染物的检测方法不断丰富多样,但检测过程往往繁琐费力,而且目前的方法大多无法同时检测并且去除典型目标物。金属有机框架材料(MOFs)作为一种新型的纳米结构材料,其多孔结构和特异的光学性质使其具备快速检测并且去除持久性有机污染物的优势。本论文设计并合成了一系列多孔结构和特性光学性质的金属有机框架材料,研究了其对双酚类化合物等危害物的传感与去除应用,包括在真实样品中的分析性能、环境样品中的去除效率以及循环测试等。首先,筛选并制备出一种锆基金属有机框架(UiO-66),建立了盐酸克伦特罗的选择性传感检测和去除方法,并基于真实样品进行了研究。由于UiO-66具有大的比表面积(1461 cm2/g)和稳定的光学性质,它与盐酸克伦特罗结合后,其荧光强度被猝灭达到88%。与此同时,在60分钟时可以达到UiO-66对盐酸克伦特罗的吸附平衡,吸附效率达到80%以上。其对盐酸克伦特罗在4.0-40 ng·mL-1浓度范围内具有线性响应,检测限为0.17μM。该研究为危害物的同时吸附和检测提供了一种新思路。此外,本文还合成了一种高选择性和灵敏性地检测双酚化合物的金属有机框架材料(Ga-MOF),建立了一种高灵敏性与选择性传感双酚A的方法。这种传感器具有特定的荧光传感效果,不仅具有同步荧光增强和猝灭效应,而且具有对双酚化合物快速响应和高灵敏度的优异特性,并不受其他共存离子的干扰。其中通过π-π堆积相互作用和氢键作用,该传感器与双酚A形成荧光配合物,显现出其优异的传感能力,检测限为26.36 nM。由于其良好的稳定性,Ga-MOFs材料可多次回收并应用于真实样品检测。这种快速、高灵敏度和高选择性的探针,作为进一步保障食品和水安全的强大传感工具,具有检测痕量双酚A等相关风险物质的能力。最后,本文还合成了一种具有csq-a拓扑结构的稳定结构的金属有机框架材料(BUT-16),建立了一种快速、便捷吸附双酚类及霉菌毒素类的方法。而且与传统材料相比,BUT-16不仅具有更优异的吸附性能(BET=2124 m2g-1),而且可以同时对双酚类和霉菌毒素类化合物快速吸附,吸附容量达48 mg g-1,是活性炭等传统吸附材料的2倍以上。以斑马鱼为对象,考察了BUT-16去除水体中双酚A的效果,结果表明BUT-16能够有效去除水体中双酚A,减轻了水体中双酚A对斑马鱼的机体损伤。水体中含有7 mg/L浓度的双酚A,对斑马鱼的肝脏、肠道和腮丝造成明显的坏死症状,而用BUT-16吸附去除双酚A后,斑马鱼的肝脏、肠道和腮丝等器官未见明显损伤。同时,BUT-16对斑马鱼机体也未见明显损伤。
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