294 工程科学学报，第42卷，第3期 入水体，例如石油精炼、采矿、冶金、电镀、印染 后达到90%)地从水中去除Re0,(用于代替结构和 以及其他各类工农业活动.它们通常在水体中以 热力学特性基本一致的放射性TcO).之后， 较低的浓度存在，并能够在生态系统中积累.（类） Sheng等IsI进一步构建了具有高效阴离子交换能 金属阴离子配合物通常具有更高的毒性，例如， 力的八重互穿的三维阳离子MOF材料一SCU- Cr(V)的毒性比Cr(I)）高100~1000倍5%部分放 100(见图3和4，图中，q为单位吸附量，Cg为平 射性元素在水环境中也以阴离子态存在，如 衡浓度)：在SCU-100中，未结合的硝酸盐抗衡阴 Pu(OH)和TcO.通常条件下，常规处理工艺对 离子(Nitrate counter anions)被捕获在一维通道中， 此类（类）金属阴离子的去除难以达标，也难以回 并且2个配位的Ag充当了潜在的开放金属位点， 收，因此水体中阴离子（类）金属的去除依然是国 在很宽的pH值范围(1~13)内，SCU-100均具有 际与国内科研人员持续面对的重要课题之一，开 出色的水溶液稳定性；实验表明，该材料能够快速 发或合成能够高效吸附阴离子（类）重金属的材料 高效的去除水中的Tc0:'(30min去除率达到 就成为水处理领域的研究焦点之一，鉴于MOF材 95.2%),饱和交换容量达到了541mgg'(使用 料在水处理方面的各种优势，针对（类）金属阴离 RO:作为替代物)，明显高于多数传统无机材料 子污染物高效吸附的MOF材料的合成已成为研 的饱和交换容量. 究热点，目前，多种新型MOF材料已应用于水体 除了SCU-7和SCU-100,Li等s91还合成了一 中常见（类）金属阴离子的高效去除，包括放射性 种介孔阳离子钍基MOF(SCU-8,见图5)，其内孔 离子以及硒、铬、砷等含氧阴离子 径为2.2nm,比表面积为1360m2g;针对Re0、 Bai等s7首次合成了中性的铀酰-有机构架 C2O以及阴离子有机染料亚甲基蓝(MB)等污染 SCU-6,在此基础上使用基于两性离子的分子作为 物，研究了SCU-8的离子交换性能，结果表明SCU-8 有机配体，在自组装过程中通过略微降低水含量 对几种阴离子污染物均能够快速去除 来诱导SCU-6的结构演变，从而合成了新型阳离 2.2MOF材料对其他（类）金属阴离子的吸附 子铀酰-有机骨架SCU-7:阴离子交换实验表明， Li等6o基于UiO-66设计并合成了带有缺陷 SCU-7可以快速有效(1h内去除率为75%，2.5h 结构的六核Zr基MOF(Zr。-MOF,见图6)，进而研 (a) (b) (c HSA H6A HIOA Rel 04 03 H7A H16A H12A H17A H14A 81 图3SCU-100的结构.(a)沿c轴观察的SCU-100-Re透视堆砌结构：(b)SCU-100-Re的单一网络品体结构：(c)SCU-100-Re的晶体结构不对称 单元：(d)SCU-100-Re中氢键网路s刚 Fig.3 Structure of the SCU-100:(a)perspective of packing structure of SCU-100-Re viewed along c-axis;(b)single-network crystal structure of SCU- 100-Re:(c)crystal asymmetric structure unit of SCU-100-Re:(d)hydrogen bond networks in SCU-100-RelsPu(OH) −1 5 TcO−1 4 入水体，例如石油精炼、采矿、冶金、电镀、印染 以及其他各类工农业活动. 它们通常在水体中以 较低的浓度存在，并能够在生态系统中积累. （类） 金属阴离子配合物通常具有更高的毒性，例如， Cr(VI) 的毒性比 Cr(III) 高 100～1000 倍[56] . 部分放 射性元素在水环境中也以阴离子态存在 ，如 和 . 通常条件下，常规处理工艺对 此类（类）金属阴离子的去除难以达标，也难以回 收，因此水体中阴离子（类）金属的去除依然是国 际与国内科研人员持续面对的重要课题之一，开 发或合成能够高效吸附阴离子（类）重金属的材料 就成为水处理领域的研究焦点之一. 鉴于 MOF 材 料在水处理方面的各种优势，针对（类）金属阴离 子污染物高效吸附的 MOF 材料的合成已成为研 究热点. 目前，多种新型 MOF 材料已应用于水体 中常见（类）金属阴离子的高效去除，包括放射性 离子以及硒、铬、砷等含氧阴离子. Bai 等[57] 首次合成了中性的铀酰‒有机构架 SCU-6，在此基础上使用基于两性离子的分子作为 有机配体，在自组装过程中通过略微降低水含量 来诱导 SCU-6 的结构演变，从而合成了新型阳离 子铀酰‒有机骨架 SCU-7；阴离子交换实验表明， SCU-7 可以快速有效（ 1 h 内去除率为 75%， 2.5 h ReO−1 4 TcO−1 4 TcO−1 4 ReO−1 4 后达到 90%）地从水中去除 （用于代替结构和 热力学特性基本一致的放射性 ） . 之后 ， Sheng 等[58] 进一步构建了具有高效阴离子交换能 力的八重互穿的三维阳离子 MOF 材料—SCU- 100（见图 3 和 4，图中，q 为单位吸附量，Ceq 为平 衡浓度）；在 SCU-100 中，未结合的硝酸盐抗衡阴 离子（Nitrate counter anions）被捕获在一维通道中， 并且 2 个配位的 Ag+充当了潜在的开放金属位点， 在很宽的 pH 值范围（1～13）内，SCU-100 均具有 出色的水溶液稳定性；实验表明，该材料能够快速 高 效 的 去 除 水 中 的 （ 30  min 去 除 率 达 到 95.2%） ，饱和交换容量达到 了 541  mg·g−1（使用 作为替代物），明显高于多数传统无机材料 的饱和交换容量. ReO−1 4 Cr2O 2− 7 除了 SCU-7 和 SCU-100，Li 等[59] 还合成了一 种介孔阳离子钍基 MOF（SCU-8，见图 5），其内孔 径为 2.2 nm，比表面积为 1360 m2 ·g−1；针对 、 以及阴离子有机染料亚甲基蓝（MB）等污染 物，研究了 SCU-8 的离子交换性能，结果表明 SCU-8 对几种阴离子污染物均能够快速去除. 2.2    MOF 材料对其他（类）金属阴离子的吸附 Li 等[60] 基于 UiO-66 设计并合成了带有缺陷 结构的六核 Zr 基 MOF（Zr6‒MOF，见图 6），进而研 (a) (b) (c) (d) Ag1 H11A H6A H5A H16A H12A H17A Ag1 Ag1 H14A H7A H10A O3 O2 O4 O1 Re1 图 3    SCU-100 的结构. （a）沿 c 轴观察的 SCU-100-Re 透视堆砌结构；（b）SCU-100-Re 的单一网络晶体结构；（c）SCU-100-Re 的晶体结构不对称 单元；（d）SCU-100-Re 中氢键网络[58] Fig.3    Structure of the SCU-100: (a) perspective of packing structure of SCU-100-Re viewed along c–axis; (b) single-network crystal structure of SCU- 100-Re; (c) crystal asymmetric structure unit of SCU-100-Re; (d) hydrogen bond networks in SCU-100-Re[58] · 294 · 工程科学学报，第 42 卷，第 3 期