华侨大学在3D打印MOF材料领域取得研究进展

来源   华侨大学化工学院

据南极熊了解，华侨大学2017级硕士研究生裴蕊同学在导师周树锋教授和詹国武教授的指导下，在3D打印MOF材料领域取得新进展，相关研究成果以“3D-Printed Metal-Organic Frameworks within Biocompatible Polymers as Excellent Adsorbents for Organic Dyes Removal”为题在线发表于《Journal of hazardous materials》期刊（工程技术一区Top，当前影响因子7.65）。

每年，纺织、皮革、造纸、化妆品和塑料工业产生的数百万吨的染料废水被排放到环境中，对环境造成了巨大的破坏，甚至严重威胁着人类的健康。因此，如何从工业废水中去除染料污染物是一个急需解决的问题。近年来，通过配位键组装金属离子/团簇和有机配体的金属有机骨架（MOF）引起了人们相当大的关注。MOF材料拥有许多有趣的特性，例如高比表面积、高孔隙率以及可调整的拓扑结构等，因此，MOF材料可应用于吸附染料废水。然而粉末状的MOF难以回收利用，且易于分解，这极大地限制了其在工业上的实际应用。因此，如何将MOF集成为整体材料并促进其回收已成为一个关键的问题。

在本研究中，通过3D打印技术，将MOF打印成形为三个不同几何形状，从而克服了粉末状MOF在气流或液体流中的不稳定性和高压降的缺点。海藻酸钙和明胶（CA-GE）的混合物作为生物相容性粘合剂，可以使MOF材料轻松打印并增强其机械性能。此外，在应用于印染废水的吸附过程中，打印的几何形状（正方形、六边形和圆形）、MOF负载量和MOF尺寸也极大地影响MOF的吸附性能。例如，CA-GE支架对亚甲蓝吸附效率仅为43.6％，而打印的MOF/CA-GE样品在20分钟对亚甲基蓝的吸附效率高达99.8％。研究证明了MOF固有的微孔结构和3D基质的介孔/大孔结构对多种有机染料及其混合物具有优异的吸附性能。此外，3D打印的吸附剂可以在稀酸溶液中轻松再生，并至少重复使用7次而不会降低性能。相反，粉末状MOF最多只能重复使用2次。

该研究工作由周树锋教授课题组和詹国武教授课题组合作完成，得到华侨大学科研启动基金、国家自然科学基金、福建省自然科学基金，以及华侨大学研究生科研创新项目的资助。

论文链接：
https://www.sciencedirect.com/sc ... 1931372X?via%3Dihub