華僑大學在3D打印MOF材料領域取得研究進展

3D打印快訊
2019
10/25
13:57
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來源   華僑大學化工學院

據南極熊了解,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”為題在線發表于《Journal of hazardous materials》期刊(工程技術一區Top,當前影響因子7.65)。



每年,紡織、皮革、造紙、化妝品和塑料工業產生的數百萬噸的染料廢水被排放到環境中,對環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、高孔隙率以及可調整的拓撲結構等,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固有的微孔結構和3D基質的介孔/大孔結構對多種有機染料及其混合物具有優異的吸附性能。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新項目的資助。

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

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