铜金属有机框架接枝聚苯胺（Cu-MOF@PANI）在吸附去除阴离子染料中的协同效应

《Scientific Reports》：Synergistic effect of Cu metal-organic framework grafted polyaniline (Cu-MOF@PANI) on adsorptive removal of anionic dye

　　

摘要

用于控制水污染和处理水系废水的吸附过程已成为应用研究领域的热点。本文采用一锅法溶剂热反应制备了负载在环保型聚苯胺聚合物（PANI）上的铜金属有机框架（MOF），即Cu-MOF@PANI纳米复合材料。研究了该吸附剂去除阴离子食品染料——日落黄（E110）和酒石黄（E102）的效率。PANI提升了Cu-MOF@PANI吸附剂的比表面积至489.7平方米/克，从而增强了其对阴离子染料的吸附能力。由于PANI改性剂的电子特性、π–π相互作用以及静电作用与Cu-MOF独特的多孔结构之间的协同效应，该纳米复合材料对日落黄和酒石黄的吸附容量分别高达696.6毫克/克和649.3毫克/克。此外，PANI组分与Cu-MOF的协同作用使得这两种染料在20分钟和25分钟内就能被分别去除99%和97%。一项经典的吸附研究表明，伪二级动力学模型能够很好地描述染料在Cu-MOF@PANI吸附剂上的吸附过程。通过朗缪尔、弗罗因德利希、西普斯和坦姆金等等温线方程进行的分析显示，西普斯等温线最能准确描述染料的吸附行为。从热力学参数来看，Cu-MOF@PANI纳米复合材料上的吸附过程属于吸热反应。研究结果表明，基于MOF的复合材料在处理含有有机染料的废水方面具有巨大潜力。