“以水治水”:痕量水诱导疏水装甲可控合成稳定金属有机笼晶态框架

【字体: 时间:2025年09月07日 来源:Small 12.1

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  金属有机笼晶态框架(MCFs)因高孔隙率和多功能性备受关注,但其在潮湿环境中的不稳定性制约了应用。研究人员受中医"以毒攻毒"启发,创新性提出利用痕量水诱导合成疏水装甲来稳定MCFs。该方法通过ppm级水分子在MCFs亲水表面富集,催化二异氰酸酯聚合形成保护壳,使MCF-BPDC@PHDI材料在潮湿环境中展现卓越的碘吸附性能,首次实现阴离子碘的选择性捕获,为脆弱材料稳定化提供了新思路。

  

当金属有机笼晶态框架(Metal-organic cage-based crystalline frameworks, MCFs)遭遇潮湿环境时,其结构稳定性往往面临严峻挑战。有趣的是,研究者从中医"以火攻火"的哲学中获取灵感,开发出用"水"来对抗"水损害"的创新策略。

在精密调控的实验条件下,ppm级别的痕量水分子会选择性富集在MCFs的亲水表面。这些看似有害的水分子反而成为关键媒介,催化六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylene diisocyanate, HDI)发生可控聚合,最终在MCFs表面形成致密的疏水装甲。这种温和的聚合工艺展现出优异的普适性,可拓展应用于多种脆性MCFs材料。

以联苯-4,4'-二羧酸(biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, BPDC)构建的MCF-BPDC@PHDI材料为例,其疏水保护层不仅显著提升了潮湿环境中的稳定性,更创造出令人惊喜的碘吸附性能——既能高效捕获超低浓度碘物种,又首次实现了对阴离子碘的选择性识别,即便存在竞争性阳离子干扰。这项研究为利用"不利因素"实现材料功能化提供了范式转换,在核废料处理、医疗防护等领域展现出广阔前景。

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