氧空位富集型MOF-PSMA@MoO3复合材料的构建及其对三甲胺的高效吸附机制研究

针对水产品腐败产生的三甲胺（TMA）污染难题，研究人员创新性地通过聚苯乙烯-马来酸酐（PSMA）桥接将UiO-66-NH2与富氧空位MoO3复合，开发出MOF-PSMA@MoO3吸附剂。该材料在313.15 K下TMA吸附量达168.45 mg g-1，通过静电作用、氢键和配位键协同机制实现高效吸附，为水产品加工链异味控制提供了新策略。

　　

【研究背景】
三甲胺（TMA）作为水产品腐败的标志性恶臭气体，不仅散发刺鼻鱼腥味，更与温室效应、富营养化及人体头痛恶心等症状密切相关。传统处理方法如燃烧法能耗高，生物降解法效率不稳定，而常规吸附剂如活性碳存在脱附风险。金属有机框架（MOFs）虽具有高比表面积优势，但单独使用时对TMA的靶向捕获能力有限。与此同时，三氧化钼（MoO₃）因富含路易斯酸位点和氧空位（Ovs）成为TMA传感材料，但其吸附性能尚未充分挖掘。如何整合MOFs的结构可调性与金属氧化物的活性位点优势，成为突破TMA治理瓶颈的关键。

【研究概览】
中国水产科学研究院的研究团队在《Microporous and Mesoporous Materials》发表研究，首次通过两亲性聚合物PSMA桥接氨基化UiO-66-NH₂与富氧空位MoO₃，构建了具有多重吸附位点的MOF-PSMA@MoO₃复合材料。该材料通过GC-iMS技术验证其TMA吸附量达168.45 mg g^-1，揭示了静电-氢键-配位协同作用机制，为水产品冷链物流异味控制提供了创新解决方案。

【关键技术】
研究采用气相色谱-离子迁移谱（GC-iMS）建立TMA定量标准曲线（R²=0.997），通过高温硅油浴促进PSMA酸酐基团水解形成羧基，进而与UiO-66-NH₂的氨基缩合构建异质界面。电子顺磁共振（EPR）证实氧空位浓度提升，结合Zeta电位、X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）解析吸附机制。

【研究结果】

1. 材料表征：SEM显示UiO-66-NH₂晶体均匀负载于PSMA@MoO₃表面，EPR证实复合材料氧空位信号增强2.3倍。
2. 吸附性能：MOF-PSMA@MoO₃在313.15 K下吸附量较单一组分提升47%，Langmuir模型（R²>0.99）表明单层化学吸附占主导。
3. 作用机制：XPS证实TMA的N原子与Mo⁴⁺/Mo⁶⁺发生配位，FTIR显示-NH₂与TMA甲基形成氢键，Zeta电位验证pH=7时静电吸附最强。

【结论与意义】
该研究开创性地将MOFs的孔隙工程与金属氧化物缺陷化学相结合，通过PSMA的"分子胶"作用构建多功能吸附界面。提出的"氧空位捕获-氨基氢键固定-锆簇配位"三级吸附机制，不仅为水产品产业链的TMA污染控制提供新材料，更为设计其他挥发性有机化合物（VOCs）吸附剂提供了范式。材料在5次循环后仍保持85%吸附容量，具备实际应用潜力，相关策略可延伸至渔业废弃物处理、冷链仓储等场景。