【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院合肥物質院固體所孔令濤研究員團隊在基于金屬有機框架(MOFs)材料的水中氟離子去除研究中取得重要進展。研究人員分別通過界面水調控晶面工程和雙金屬簇-配體協同功能化策略，在氟離子高效吸附機制探究與熒光可視化去除技術研發方面實現突破。相關成果分別以“Facet-specific adsorption of fluoride on (100) and (101) surfaces of MIL-88 A(Fe) regulated by interfacial H2O”和“Dual-functional La/Fe-MOFs-NH2 for real-time visual removal of fluoride in dynamic environments”為題發表于Separation and Purification Technology (Sep. Purif. Technol. 2026, 358, 136481) 和Chemical Engineering Journal(Chem. Eng. J. 2026, 158, 172243) 上。
氟離子作為常見水體污染物，適量存在有益人體健康，但超出安全閾值(大于1 mg/L) 后會誘發氟斑牙、氟骨癥等疾病，嚴重威脅人體健康與生態系統安全，而當前除氟技術普遍存在效率低以及去除與檢測分離等問題，難以滿足實際治理需求。MOFs憑借其比表面積大、孔隙率高、孔徑可調，以及獨特光學性能等優勢，成為了水中氟污染物檢測與去除的理想候選材料。
針對除氟效率提升的難題，研究人員聚焦MOFs材料晶面調控前沿領域，提出界面水調控晶面生長策略，成功制備出三種不同晶面比例的MIL-88(Fe)材料。通過增加(100) 晶面暴露比例，材料除氟性能顯著提升，進一步結合表征技術與理論計算，揭示了氟離子在(100) 和(101) 晶面的特異性吸附分子機制，(100) 晶面Fe吸附位點配位缺陷增加了表面羥基數量，進而大幅提升材料的親氟性能。
針對“去除與檢測分離”的不足，研究人員進一步研發了氟離子檢測與去除一體化技術，提出雙金屬簇-配體協同功能化策略，成功構建La1/Fe2-MOF-NH2多功能材料。通過鑭/鐵異金屬組分協同增效，同步提升了材料的吸附容量與熒光響應性能，測試顯示該材料對氟離子最大吸附容量達108.34 mg/g，熒光檢測范圍覆蓋0 ~ 1.52 mg/L，并基于此開發了可視化去除裝置，成功實現水中氟離子的實時可視化高效去除。
該系列研究不僅深化了MOFs材料晶面工程與功能化修飾在水體污染物去除領域的基礎認知，更突破了傳統除氟技術效率低、檢測與去除分離的核心瓶頸，有力推動了MOFs基材料從基礎研究向實際水體污染治理工程應用的轉化進程，為水中氟離子污染高效治理提供了全新思路與技術支撐。
碩士研究生孫睿、博士研究生魏健分別為兩項成果的第一作者，孔令濤研究員、何軍勇副研究員為共同通訊作者。以上研究工作得到了國家自然科學基金、安徽省科技創新攻堅計劃及安徽省自然科學基金等項目的支持。
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