MOF-5@GO复合材料高效吸附降解高毒性硫芥的机制研究及其环境应用

为解决化学战剂硫芥（SM）的解毒难题，研究人员开发了MOF-5@GO复合材料，通过协同吸附与水解途径实现92%的SM去除率，其比表面积达407.38 m2/g，吸附容量为18.01 mg/g，为化学威胁防护提供了高效环保解决方案。

　　

化学战剂硫芥（Sulfur Mustard, SM）因其强致畸性和持久性被称为“毒剂之王”，传统吸附材料如活性炭存在效率低、二次污染等问题。印度理工学院印多尔分校的研究团队创新性地将金属有机框架MOF-5与氧化石墨烯（GO）复合，在《Surfaces and Interfaces》发表的研究揭示了该复合材料通过物理吸附与化学降解双途径高效解毒SM的机制。

研究采用改良Hummers法制备GO，通过溶剂热法合成MOF-5@GO复合材料，结合FESEM、FTIR、BET比表面积分析等技术表征材料特性，并利用GC-MS解析降解产物。

结果与讨论

1. 材料表征：MOF-5@GO保留立方晶系结构，比表面积达407.38 m²/g，Zn-O键与GO的含氧官能团形成稳定复合界面。
2. 吸附性能：复合材料的SM吸附率（92%）显著高于单一组分（MOF-5 36.8%，GO 58.4%），符合伪一级动力学模型（k=24.66×10^-2/h）。
3. 降解机制：GC-MS检测到非毒性产物硫二甘醇，证实GO的环氧基团与MOF-5的Zn²⁺协同催化SM水解。

结论
该研究首次证明MOF-5@GO在常温无光条件下即可高效解毒SM，其优势在于：① 多孔结构提供高密度活性位点；② 复合材料克服了MOF-5的水解不稳定性；③ 降解产物环境友好。这项技术为化学防护装备和污染场地修复提供了新材料范式。