通过近端寡烷基季铵接枝对结构导向的金属有机框架进行活化，可增强其对长链全氟烷基磺酸酯（PFAS）的吸附能力

长链PFAS吸附性能提升的Zr-MOFs表面多聚接枝策略及协同机制研究，通过引入PAOQ基团实现高密度可及吸附位点，空间精准排列季铵盐与烷基链促进双模配位，吸附容量达1872 mg/g且选择性提升13.3倍，DFT计算揭示烷基链调控电子分布增强吸附能力。

　　

摘要

针对长链全氟和多氟烷基物质（PFAS），亟需一种基于锆的金属有机框架（Zr-MOFs）的结构导向设计方法，因为现有技术的有效性存在诸多限制，包括微孔功能化程度有限、配位位点不足以及宿主-客体相互作用较弱。在此，我们提出了一种表面定位的寡聚物接枝策略，通过将寡烷基季铵（PAOQ）基团接枝到UiO-66-NH₂表面，制备出UiO-66-L₃吸附剂。与传统接枝方法不同，PAOQ基团中的重复功能团主要延伸至表面孔层之外，从而克服了MOF骨架本身的接枝限制，使基团负载量提高了2.2倍。这种定制化的结构使得季铵基团与构象灵活的寡烷基链能够精确空间对齐，从而实现强协同作用，有效吸附长链PFAS。因此，UiO-66-L₃表现出快速的动力学响应（5分钟内达到平衡）和较高的吸附能力（403–1872 mg g^?1），其吸附效果比烷基化/季铵化类似物高出多达13.3倍。密度泛函理论（DFT）计算表明，寡烷基段引起的电子重分布增强了相邻铵中心的电静力势，从而实现了基于链长的选择性吸附，吸附系数范围为2.3至4.9。我们的工作突显了表面化学调控在Zr-MOFs中的关键作用，并推动了高性能吸附剂的结构导向设计，以有效去除长链PFAS及其衍生物。

图形摘要

对MOFs进行化学修饰可以提升其对全氟和多氟烷基物质（PFAS）的吸附能力，但受不利表面化学性质的影响仍存在局限。我们提出的表面定位寡聚物接枝策略能够使水稳定的MOFs具备密集、易接触且高活性的吸附位点。这种经过结构工程设计的吸附剂通过双模式协同作用实现了对PFAS的强吸附效果，表现出优异的长链PFAS去除性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。