兰州化物所发表磁性MOF基复合材料吸附污染物综述文章

随着全球经济发展与人口快速增长,环境受到显著冲击。持久性有机污染物、残留农药、真菌毒素、内分泌干扰物、抗生素、重金属离子及微塑料等多种污染物导致严重环境污染。有害污染物多具致畸、致癌、致突变性,可通过食物链富集进入人体对发育、代谢及生育能力产生负面影响。为此,全球环境与食品监管机构制定了一系列污染物限量法规。然而,由于环境和食品样品基质复杂且目标物含量浓度较低,直接采用分析仪器进行定性定量检测存在困难,因此需对复杂样品进行预处理。

中国科学院兰州化学物理研究所天然药物与化学测量研究中心色谱材料与分离测量课题组长期聚焦西部资源能源复杂体系分离分析领域的新材料研发与新方法学构建,研发出多种功能化有机框架复合材料,应用于环境和食品中各类污染物的萃取富集与吸附去除研究(Analytica Chimica Acta, 2024, 1287: 342112Microchimica Acta, 2024, 191(2): 90Environmental Research, 2025, 264: 120319; ACS Applied Polymer Materials, 2025,7,5737-5746; Separation and Purification Technology, 2026, 394, 137454.),为环境监测与食品安全评估提供了重要的技术支撑。基于在磁性MOF基吸附材料研究中的积累,发表了关于磁性MOF基复合材料吸附污染物的研究进展的综述文章。

磁性固相萃取技术(MSPE)因其操作简便、环保、高效、易于操作且吸附剂回收便捷,被广泛应用于复杂环境和食品基质中痕量污染物的预处理。该技术的核心是开发兼具卓越吸附能力和优异磁响应的高性能磁性吸附剂。近年来,基于MOFs优异的理化性质,已开发出一系列MOF基磁性吸附剂(MMOFs),用于吸附和萃取环境及食品中的新兴污染物。该综述系统总结了MMOFs的制备方法及其在复杂基质中萃取吸附污染物的应用,并概述了未来的发展方向。旨在为设计新型MMOFs提供理论基础和参考,并通过全面分析证实MOFs在样品前处理应用中的巨大潜力。

1.MMOFs的制备策略及吸附污染物类型

该综述以MSPE为重点,系统总结了MMOFs的制备策略。MOFs作为功能单体,可提供丰富的吸附位点、较大的比表面积及多样的分子间相互作用。但随着污染物日益多样化和对高效吸附的需求提升,对MMOFs的制备与应用提出更高要求。其工业应用面临批量生产可行性与材料长期稳定性两大挑战,合成工艺复杂制约低成本绿色制造,稳定性不足导致循环性能不佳,使得多数高性能MMOFs难以实现从研究到实际工业生产及应用的转化。

MMOFs的未来发展将围绕高效率、高精度、环境可持续性和智能化这四大核心目标展开。研究应侧重于开发简化的绿色合成工艺,并设计具有高固有稳定性及强健界面的MMOFs。同时需兼顾吸附性能、磁分离效率与经济可行性间的平衡。总体而言,MMOFs的创新依赖于材料科学、分析化学与工程技术的深度融合,推动痕量分析向更高效、精准与智能的方向发展。

相关工作以“Synthesis of magnetic adsorbents incorporating metal-organic framework materials and their applications in environmental and food sample preparation: A review ”为题发表在Trends in Analytical Chemistry上。李翔博士后为该论文第一作者,郭勇研究员和梁晓静研究员为通讯作者。

上述工作得到了中央引导地方资金发展项目,中国科学院A类先导专项,国家科技重大专项和甘肃省基础研究创新群体项目的支持。

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