缺陷型MIL-88B(Fe)金属有机框架：高效降解有机污染物的新型光催化剂

针对水体有机染料污染治理难题，研究人员通过调控溶剂热条件（70-150°C，12/24h）合成缺陷型MIL-88B(Fe) MOFs，发现24-T100样品在60分钟内实现97%亚甲基蓝(MB)和40%甲基橙(MO)降解，其高孔隙率、大比表面积(268.34 m2/g)和[100]晶面优化生长是关键。该研究为常温废水处理提供了可循环使用的铁基MOF光催化剂新策略。

　　

随着工业化的快速发展，合成染料对水体的污染已成为全球性环境挑战。亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)作为典型阳离子/阴离子染料，不仅降低水体透明度，其降解产物还具有致癌风险。传统处理方法如吸附、生物降解等存在效率低、二次污染等问题，而金属有机框架(MOFs)因其可调控的孔隙结构和光响应特性被视为理想解决方案。然而，现有研究对Fe-MOFs缺陷工程与光催化性能的关联机制尚未深入探索。

针对这一科学问题，研究人员通过系统调控溶剂热条件（70-150°C，12/24h），制备了两组共12个缺陷型MIL-88B(Fe)样品。研究发现24小时合成的24-T₁₀₀样品展现出最优性能：在pH=7、0.4 g/L催化剂用量条件下，60分钟内实现97% MB和40% MO的协同降解，且经过4次循环后仍保持81%效率。这项工作发表于《Inorganic Chemistry Communications》，为常温废水处理提供了新型铁基催化剂设计思路。

研究采用多尺度表征技术：X射线衍射(XRD)分析晶体结构演变，场发射扫描电镜(FESEM)观察形貌变化，氮气吸附-脱附(BET)测定比表面积（24-T₁₀₀达268.34 m²/g），紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)计算带隙（2.48 eV），光致发光(PL)光谱评估载流子分离效率。光催化测试通过汞氙灯模拟太阳光，结合动力学模型验证反应机制。

3.1 MOF表征
XRD显示24-T₁₀₀在[100]晶面衍射峰强度最高（相对结晶度89%），而150°C样品结构完全坍塌。FESEM证实100°C形成800 nm-1μm的六方棱柱形貌，110°C以上出现团聚。TEM显示24-T₁₀₀具有600×300 nm的规则棒状结构，长径比约3。FTIR在550 cm^-1处出现Fe-O特征峰，证实铁氧簇形成。

3.2 光催化性能
24-T₁₀₀对30 ppm MB溶液表现出85%吸附率和98%光降解率，动力学常数达0.0574 L·mol^-1·min^-1，是12-T₁₁₀的1.4倍。PL光谱表明24-Tx系列载流子复合率更低，归因于其高结晶度提供的电荷传输通道。

3.3 参数优化
pH=7时静电排斥最小，降解效率最高；0.4 g/L为最佳催化剂用量；MB浓度超过30 mg/L时出现活性位点饱和。对MO的降解效率（40%）证实材料对阴阳离子染料的广谱适用性。

4. 结论与意义
该研究首次阐明溶剂热时间对MIL-88B(Fe)缺陷调控的规律：24小时合成促进[100]晶面生长，形成大比表面积介孔结构（3.4 nm孔径），而100°C是实现晶体生长与结构稳定的平衡点。相较于传统TiO₂催化剂，优化后的24-T₁₀₀样品将可见光响应范围扩展至600 nm，并通过Fe³⁺/Fe²⁺循环增强·OH自由基生成。这项工作不仅为MOFs缺陷工程提供新见解，更开发出兼具高活性（97% MB降解）和稳定性（4次循环）的常温废水处理方案，对实现可持续发展目标具有重要实践价值。