新型铝锌双金属MOF的协同效应及其在环境污染物吸附中的卓越性能

本研究针对工业染料废水处理难题，创新性地开发了Al/Zn双金属MOF（BMOF）材料。通过一锅溶剂热法合成的Al/Zn-BMOF展现出对阴离子（CR）、阳离子（MB）和中性（NR）染料的多重吸附优势，最大吸附量分别达202 mg/g、226 mg/g和313 mg/g，其协同效应通过静电作用、π-π堆积和配位键等机制实现，为工业废水处理提供了高效可再生的吸附剂解决方案。

　　

水污染治理一直是环境科学领域的重大挑战，特别是工业染料废水因其毒性高、难降解的特性成为顽疾。传统吸附材料如活性炭存在效率低、选择性差等问题，而单金属MOF（金属有机框架）虽具有高比表面积优势，却受限于单一活性位点。近期，埃及艾因夏姆斯大学的Ahmed Radwan团队在《Inorganic Chemistry Communications》发表研究，首次将铝（Al）和锌（Zn）的协同效应引入双金属MOF（BMOF）设计，开发出能同时高效捕获阴离子、阳离子和中性染料的新型吸附材料。

研究采用一锅溶剂热法合成Al/Zn-BMOF，通过FT-IR、SEM、BET等多维表征技术确认其结构特性。实验聚焦三种典型染料：刚果红（CR）、亚甲蓝（MB）和中性红（NR），分别代表不同电荷特性的污染物。动力学分析显示吸附过程符合伪二级模型，20-30分钟内即可达平衡；热力学参数证实其为自发的吸热过程。Freundlich等温线模型（R²

0.986）表明多层吸附占主导。

材料表征
FT-IR谱图证实Al/Zn与羧酸配体的配位键形成，PXRD显示双金属框架成功构建。BET测试揭示材料具有高比表面积（>1000 m²
/g），HR-TEM观察到均匀的金属分布，EDX验证Al/Zn原子比为1:1。

吸附性能
Al/Zn-BMOF对CR、MB和NR的吸附容量分别达202 mg/g、226 mg/g和313 mg/g，显著优于单金属MOF。pH实验表明静电相互作用是关键机制：在碱性条件下CR（阴离子）吸附增强，而MB（阳离子）在酸性环境更易被捕获。

机理探讨
XPS分析发现吸附后金属氧化态变化，证实配位键参与作用。同步存在的π-π堆积（芳香染料与配体间）和主客体相互作用进一步提升了吸附选择性。五次循环实验后效率仍保持90%以上，凸显材料稳定性。

该研究突破性地证明双金属协同可显著拓展MOF的功能维度：Al提供强静电吸附位点，Zn增强π电子相互作用，二者协同实现广谱污染物捕获。这一发现为设计"一材多用"的环境修复材料提供了新范式，其快速吸附和再生特性尤其适合工业废水处理场景。未来研究可进一步探索其他金属组合（如Fe/Cu）在复杂污染物体系中的应用潜力。