近日，中科院城市環(huán)境研究所的研究人員在國際期刊Chemical Engineering Journal（化工學(xué)報(bào)）上發(fā)表了，利用廉價(jià)商用γ-Al₂O₃合成高效水處理催化劑的成果，這不僅有望解決催化劑材料使用成本高的問題，同時(shí)意味著開拓了多品種氧化鋁在環(huán)保應(yīng)用的巨大商業(yè)價(jià)值。

金屬有機(jī)框架（Metal organic frameworks, MOFs）及其衍生材料作為新型納米功能材料用于環(huán)境修復(fù)已受到國內(nèi)外研究學(xué)者和環(huán)境工程師們的廣泛關(guān)注；其中，MOFs基復(fù)合材料介導(dǎo)的高級氧化過程降解有毒污染物是環(huán)境催化領(lǐng)域一個(gè)重要的新興研究方向。目前，應(yīng)用于上述過程的MOFs及其衍生材料多為納米尺度的粉末，易于團(tuán)聚，且不方便回收利用，增加了實(shí)際水處理時(shí)活化劑/催化劑重復(fù)利用成本；于是水環(huán)境工程學(xué)者將研究的目光聚焦于構(gòu)建新型磁性MOFs基復(fù)合材料，該類材料具有較好的磁分離性能，但在回收利用過程中需要引入外部磁場和高溫煅燒過程；目前，探索出一種成本有效、可直接回收、且免于高溫煅燒再生的MOFs衍生的非磁性宏觀活化劑或催化劑（任意尺寸 > 1 mm）是開發(fā)MOFs基復(fù)合材料用于水環(huán)境修復(fù)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)課題。

鑒于此，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所環(huán)境功能材料組（付明來組）以可室溫合成的ZIF-67為前驅(qū)體、廉價(jià)的商業(yè)活性γ-Al2O3微球（直徑3-5 mm）為載體，設(shè)計(jì)合成了CoAl2O4@γ-Al2O3整體式催化劑，形成的界面CoAl2O4物種可激活過一硫酸鹽（PMS）產(chǎn)生多種活性氧物種（如SO4.-和1O2）高效去除水中難降解抗生素甲硝唑。

ZIF-67@γ-Al2O3微球衍生的界面CoAl2O4物種催化過一硫酸鹽去除甲硝唑機(jī)理圖

該研究表明：CoAl2O4@γ-Al2O3在滿足其催化應(yīng)用的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)簡單快速分離，生產(chǎn)1g CoAl2O4@γ-Al2O3 僅為0.14元（耗材價(jià)格按國藥價(jià)格計(jì)算），且老化后的CoAl2O4@γ-Al2O3經(jīng)PMS溶液清理后即可恢復(fù)其活性，因而有望解決MOFs類材料回收和重復(fù)利用成本高的問題。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894720313310?via%3Dihub

參考來源：中科院網(wǎng)站

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