排泄物を含むUiO-66MOFナノコンポジットは、有害蒸気に対する優れた保護効果を有する反応性媒体として利用されている

Defectous UiO-66 MOF Nanocomposites as Reactive Media of Superior Protection against Toxic Vapors.

• Dimitrios A Giannakoudakis
• Teresa J Bandosz

抄録

UiO-66と酸化黒鉛窒化炭素ナノスフェア(約10wt%)との複合体を合成し、気相からのCEES除染媒体として使用した。これらの材料をXRD,窒素吸着,SEM,電位差滴定,FTIR,熱分析を用いて特性評価を行った。その結果、CEESの蒸気に対する無害化能力は、原始的なUO-66と比較して、吸着量及び表面反応性のいずれかの点で顕著な改善が見られた。複合材料の最大吸着量は632mg gに達し、これはUO-66よりも高かった。改良された吸着及び触媒活性は、改質剤とMOFユニット/欠陥との間の新しい界面に関連しており、改質剤の表面基がMOFリンカーとして作用した結果として形成された追加の活性部位を提供した。また、モルフォロジーと空隙率も変化し、サイトのアクセス性とMOF粒子中への分散性にプラスの影響を与えていた。複合材料の表面反応性は、デヒドロハロゲン化と酸化が主な経路であった。CEES蒸気-UiO-66表面相互作用に伴う無害化機構は、CEES液体/溶解液体-UiO-66相互作用で報告されているものとは異なり、デヒドロハロゲーション,フラグメント化及び酸化が支配的であった。

The composites of UiO-66 with nanographite or oxidized graphitic carbon nitride nanospheres (∼10 wt %) were synthesized and used as CEES decontamination media from a vapor phase. The materials were characterized using XRD, nitrogen adsorption, SEM, potentiometric titration, FTIR, and thermal analysis. The results showed a marked improvement of the detoxification capability against the vapors of CEES compared to those of pristine UiO-66, either in terms of the amount adsorbed or surface reactivity. The maximum weight uptake for the composites reached 632 mg g, which was higher than that on UiO-66. The improved adsorption and catalytic activity were linked to the new interface between the modifiers and MOF units/defects, which provided additional active sites formed as a result of modifiers' surface groups acting as MOF linkers. The morphology and porosity were also altered, positively affecting the sites' accessibility and their dispersion in the MOF particles. Dehydrohalogenation and oxidation were the predominant pathways of the composites' surface reactivity. The detoxification mechanisms involving CEES vapor-UiO-66 surface interactions differ from those reported for CEES liquid/dissolved liquid-UiO-66 interactions, and dehydrohalogenation, fragmentation, and oxidation predominate.