金屬有機(jī)框架研究在去除地下水中農(nóng)藥方面取得了關(guān)鍵進(jìn)展

俄勒岡州立大學(xué)化學(xué)研究員領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們正在接近開發(fā)一種新工具，以解決全球受除草劑污染的地下水問題。

俄勒岡州立大學(xué)理學(xué)院的基里亞科斯·斯蒂利亞努(KyriakosStylianou)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種稱為金屬有機(jī)框架(MOF)的材料，該材料顯示出能夠完全去除并分解常用除草劑草甘膦的能力。

MOF是俄勒岡州立大學(xué)和中國天工大學(xué)科學(xué)家合作測試的四種材料之一，基于鈧、化學(xué)符號(hào)Sc和羧酸鹽連接基TBAPy。

“當(dāng)暴露在光線下僅僅五分鐘時(shí)，Sc-TBAPy就消除了水中100%的草甘膦，”Stylianou說。“與我們研究的其他三種TBAPyMOF相比，它除了具有更快的吸附速度和更有效的草甘膦光降解作用之外，還可以降解草甘膦而不產(chǎn)生有毒酸，這與其他三種材料不同。”

研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》上。

本實(shí)驗(yàn)中的MOF依賴于光催化作用。催化劑是一種能夠提高化學(xué)反應(yīng)速率而本身不發(fā)生任何永久性化學(xué)變化的物質(zhì)，而光催化劑是吸收光以達(dá)到更高能量水平的材料，并可以利用該能量通過氧化分解有機(jī)污染物。

光催化劑的眾多應(yīng)用包括用于防污防臭墻壁、地板、天花板和家具的自清潔涂料。

MOF由被有機(jī)連接分子包圍的帶正電的金屬離子組成，是一種結(jié)晶多孔材料，具有可調(diào)的結(jié)構(gòu)特性和納米尺寸的孔。它們可以由多種決定MOF特性的組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

草甘膦，也稱為N-膦酰甲基甘氨酸或PMG，自首次以商品名農(nóng)達(dá)(Roundup)出現(xiàn)在市場以來，在過去50年里已被廣泛噴灑在農(nóng)田上。

“草甘膦和其他除草劑通常用于保護(hù)農(nóng)場免受雜草侵?jǐn)_，但草甘膦在環(huán)境中的持久存在對包括人類在內(nèi)的各種生物體的潛在健康影響有關(guān)，”斯蒂利亞努說。

“PMG施用總量中只有一小部分被作物吸收，而滲入水道的除草劑是造成水污染的主要原因。這意味著提出創(chuàng)新技術(shù)和材料來解決這一問題至關(guān)重要。”

為了揭示Sc-TBAPy的PMG修復(fù)能力，Stylianou的實(shí)驗(yàn)室與天工大學(xué)ChongFang、PaulHaYeonCheong和HongliangHuang領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)合作。Stylianou表示，他的合作者提供了有關(guān)MOF吸附特性和光催化活性的重要見解。

斯蒂利亞努說，一些俄勒岡州立大學(xué)的研究生也在這項(xiàng)研究中發(fā)揮了重要作用。NanChiehChiu、JacobLessard和EmmanuelMusa領(lǐng)導(dǎo)了所有實(shí)驗(yàn)和催化測試，LoganLancaster研究了所研究材料的光學(xué)特性，ClaraWheeler通過計(jì)算檢查了它們的電子特性。

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