黏土-沸石咪唑酯骨架复合材料合成表征及其作为草甘膦吸附剂的应用研究

本研究针对全球广泛使用的除草剂草甘膦（GLY）引发的环境污染问题，开发了基于铜(II)-沸石咪唑酯骨架（Cu-MOF）与黏土矿物（CloNa/PAL）的复合吸附材料。CloNa/Cu-MOF杂化材料在pH 4、25°C条件下展现出63 mg g?1的GLY吸附容量，其性能提升归因于优化的结构稳定性和Langmuir吸附模型特征，为水体污染物治理提供了新策略。

　　

草甘膦作为全球使用量最大的除草剂，在提高农作物产量的同时，也带来了严重的环境与健康隐患。研究表明，其水溶性特性导致地下水和河流污染，甚至引发跨营养级生物死亡及人类疾病。尽管已有多种吸附材料被探索，但传统金属有机框架（MOF）在水环境中的稳定性不足限制了其应用。

针对这一挑战，巴西里约热内卢联邦大学（Universidade Federal do Rio de Janeiro）的研究团队创新性地将铜(II)-沸石咪唑酯骨架（Cu-(2-mim)₂）与黏土矿物（钠基蒙脱石CloNa和坡缕石PAL）复合，开发出兼具高吸附性能和稳定性的杂化材料。相关成果发表于《Applied Clay Science》，为解决草甘膦污染提供了新思路。

研究采用X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）验证材料结构，通过比表面积测定（BET）评估孔隙特性，并利用动力学模型和等温吸附实验分析GLY吸附机制。结果显示，CloNa/Cu-MOF杂化材料中MOF负载量达82 wt%，其介孔结构在保持Cu-MOF晶体特性的同时，显著降低了铜离子在水中的溶出率。

关键研究发现

1. 材料特性优化：CloNa/Cu-MOF在pH 4条件下展现最高吸附效率（63 mg g^?1），归因于黏土增强的比表面积和热稳定性。
2. 吸附机制：伪二级动力学模型和Langmuir等温线表明，GLY吸附为单分子层化学吸附，最大吸附量（Q_max）达277.77 mg g^?1（25°C）。
3. 热力学验证：ΔG⁰为负值证实吸附过程自发进行，ΔH⁰正值揭示其为吸热反应。

结论与意义
该研究首次实现MOF/黏土杂化材料对GLY的高效吸附，突破传统MOF水稳定性差的瓶颈。CloNa/Cu-MOF的优异性能源于黏土矿物对MOF结构的保护作用及协同吸附效应，其低成本、易合成的特点具备规模化应用潜力。这项工作不仅为农药污染治理提供新材料，也为MOF-黏土复合体系的环境应用开辟了新途径。