磷酸功能化UiO-66-NH2材料的制备及其对水体中U(VI)的高效吸附性能研究

《Journal of Hydrology X》：Preparation of phosphoric acid functionalized UiO-66-NH 2 material and their adsorption performance for U(VI) in aqueous solutions

本文通过后合成修饰法成功制备磷酸功能化金属有机框架材料U6N-phos，系统研究其对水体中六价铀(U(VI))的吸附性能。表征结果显示材料保持晶体结构并出现P=O特征峰，吸附实验表明其遵循准二级动力学和Langmuir模型，最大吸附容量达512.71 mg/g，且具备优异选择性和循环稳定性。机理研究表明磷酸基团通过P-OH/P=O与U(VI)配位主导吸附过程，为含铀废水治理提供新策略。

　　

【材料】

详细材料信息可参见支撑材料。

【U6N-phos制备】

UiO-66-NH₂的合成参照文献方法[18]。将合成好的UiO-66-NH₂（0.5 g）分散于50 mL乙腈溶液中超声1小时。将圆底烧瓶转移至0°C冰浴，在磁力搅拌下向反应器加入5 mL三氯氧磷(POCl₃)反应1小时，随后加入0.5 mL三乙胺(TEA)。逐步将反应温度升至80°C，在此温度下回流反应12小时。反应结束后通过离心收集产物，依次用乙腈和去离子水洗涤三次，最后于60°C真空干燥12小时获得最终产品。

【材料特性】

X射线衍射(XRD)用于解析UiO-66-NH₂和U6N-phos的物相结构，结果如图2(a)所示。制备的UiO-66-NH₂与模拟UiO-66-NH₂的XRD谱图对比显示，在2θ = 7.35°、8.48°和25.76°处出现主要衍射峰，分别对应(111)、(200)和(600)晶面，与文献报道的衍射峰位一致[19,20]。改性后的U6N-phos材料仍保持UiO-66-NH₂的特征衍射峰，表明磷酸化修饰后晶体结构得以保留。但在7.35°附近的衍射峰强度明显减弱，这可能是因为磷酸基团引入导致晶体结构局部无序化。

傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析结果如图2(b)所示。UiO-66-NH₂在1256 cm^?1和762 cm^?1处显示-NH₂特征峰，在1573 cm^?1和1394 cm^?1处为羧酸根基团振动峰。U6N-phos在1036 cm^?1处出现新的P=O特征吸收峰，同时-NH₂特征峰强度显著减弱，证明磷酸基团成功接枝到材料骨架。扫描/透射电子显微镜(SEM/TEM)图像显示（图2(c-d)），UiO-66-NH₂具有规整的八面体形貌，表面光滑；而U6N-phos在保持八面体结构的同时表面变得粗糙，出现明显褶皱，这为铀吸附提供了更多活性位点。

【作者贡献声明】

秦张：原始稿撰写、资源整合、形式分析、数据整理

黄国林：文稿审阅、概念化

陈忠生：文稿审阅、验证、资源整合、形式分析、概念化

彭伟：原始稿撰写、实验探究、资金获取

何贤才：文稿审阅、形式分析、数据整理

李建刚：原始稿撰写、形式分析、数据整理

【利益冲突声明】

作者声明不存在任何可能影响研究成果的财务利益或个人关系冲突。

【致谢】

本研究得到国家自然科学基金（21866005）和江西省重点研发计划（20192BBH80011）资助。