2016年11月30日
研究人员开发了一种特殊类型的发光金属有机框架，或LMOF(分子结构在中心)，旨在检测和清除水中的重金属毒素。在左上方，汞(Hg)被LMOF吸收。左下角的图表显示了LMOF的荧光是如何在捆绑汞时被关闭的。它的特性使得LMOF在探测和捕获重金属毒素方面非常有用。(来源:罗格斯大学)
用于识别和捕获汞或铅等重金属毒素的微小发光晶体可能是一种强大的新工具，对定位和清理受污染的水源非常理想。
在密歇根州弗林特市的饮用水中检测出重金属含量高的公开案例促使了这一事件的发生。由罗格斯大学(Rutgers Univers欧洲杯线上买球ity)研究人员领导的一个科学小组在劳伦斯使用了强x射线伯克利国家实验室(伯克利实验室)来探索他们开发的晶体的结构，并研究它们如何与重金属结合。
这种晶体的功能类似可重复使用的微型陷阱和传感器，被称为发光金属有机框架(LMOFs)。
探测和捕获重金属的最佳执行者
最近的结果在应用材料及界面欧洲杯足球竞彩强调该团队测试的一种特定类型的LMOF被发现在30分钟内选择性地从轻金属和重金属的测试混合物中吸收超过99%的汞。该小组报告称，没有其他mof在识别和捕获或“吸附”有毒重金属的双重作用中表现得如此出色。
伯克利实验室的科学家西蒙·蒂特(Simon Teat)在实验室的高级光源(ALS)上用x射线分析了单个LMOF晶体。每块晶体大约有100微米(一米的百万分之一)。Teat利用x射线照射LMOF样品时产生的衍射图样，并使用软件工具以原子分辨率绘制出它们的三维结构。
ALS是世界上为数不多的几个同步x射线光源之一，这些光源致力于对结晶化合物(如MOFs)进行化学晶体学研究。
一切从结构开始
他发现了一种由锌、氮、氧、氢和碳原子组成的网状三维结构，这种结构形成了巨大的、开放的通道。这些原子尺度的结构细节对于理解LMOFs如何结合重金属至关重要，也有助于设计高度专门化的结构。
对于MOFs，您通常会对使用这些孔感兴趣。
西蒙·提特，伯克利实验室的科学家
在这种情况下，这种结构允许重金属进入这些开放的通道，然后与MOFs进行化学结合。
它们的开放框架为MOFs提供了与其尺寸相对应的丰富的表面积，这使得它们能够吸收大量的污染物。
LMOF结构通过整合荧光化学成分或配体而发光。“当金属与荧光配体结合时，产生的框架发出荧光，”奶头说。当与重金属相互作用时，LMOFs的荧光关闭。
领导这项研究的罗格斯大学化学教授李静表示，这项技术可能是一种省钱的解决方案。
其他人已经开发出了用于检测重金属或去除重金属的MOFs，但之前没有人真正研究过两者兼用的mfs。
李静，罗格斯大学化学教授
Li进一步补充说，在同步加速器中产生的强x射线被认为是绘制MOFs三维结构的最理想方法。他说,“了解晶体结构是我们研究的最重要方面之一。为了进行后续的表征和了解这些材料的性能，你需要这些材料。”欧洲杯足球竞彩
测试表明MOFs具有化学选择性，可重复使用
研究人员进行了测试，发现LMOFs与铅和汞结合强烈，但与钙和镁等较轻的金属结合较弱，这些金属在供水中检测到，但不会造成同样的风险。
Li强调，这种基于LMOFs分子组成的选择性特征具有重要意义。“我们需要有一个选择性的财政部，只接收有害物种，”他说。
也可以回收lmof。研究人员发现，甚至在lmof的性能开始下降之前，就有可能收集、清洗和重复使用lmof进行三次有毒清洗。
接下来是什么?
这项研究表明，高度工业化地区、水资源管理陈旧的城市以及农业社区特别容易受到地下水污染的影响，如果不加以解决，就可能导致土壤污染。这可能进一步导致动物和植物利用污染物形成固体薄膜。“这些过滤器可以用于更大规模的捕获，”她说。
Li还表示，研究和开发可以进一步研究廉价和更耐用的LMOFs，可以存活更多的周期，研究人员还可以通过将LMOFs与聚合物混合形成固体膜来生产水过滤器。“这些过滤器可以用于更大规模的捕获，”她说。
“我们希望继续这项研究，”李说，她强调的事实是，如果资金可用，她的团队将有兴趣测试该系统在实际污染水源上的表现。“这些结果很有希望，但我们还有很长的路要走。”
李领导的团队还利用伯克利实验室的ALS来确定MOFs的晶体结构，用于各种其他应用，包括食品中的毒素检测;以及新型led发光元件，即荧光粉，它包含了更丰富、更便宜的材料。欧洲杯足球竞彩
先进光源是能源部科学用户设施办公室。欧洲杯线上买球
来自达拉斯德克萨斯大学和莱德大学的研究人员也参与了这项研究。美国能源部科学办公室支持这项工作。欧洲杯线上买球