ACS Catalysis:MOF复合材料选择性光催化降解毒性有机硫化物

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光活性MOF材料与其衍生物具有降解芥子气(Mustard Gas)或者类似物(2-氯乙基乙基硫醚、CEES)的前景,能够通过紫外光或者可见光,选择性的将此类毒性有机硫化物分子氧化生成毒性较低的硫氧化物。但是通常此类反应一般在特别的溶剂中进行,比如甲醇,才能得到较好的催化选择性生成硫氧化物,因此导致MOF材料无法很好的应用于防护设备。


有鉴于此,加州州立大学Yangyang Liu报道研究CEES的光氧化反应机理,发现过硫化物中间体和氢键作用是生成硫氧化物的关键。基于该研究结果,发展了一系列添加氢键分子的MOF/织物复合材料,实现了在无溶剂环境中实现了对有机硫化物的选择性光氧化。


本文要点


要点1. 当催化剂的但载量为3 mol %,性能最好的复合材料能够在15 min内氧气气氛中使用蓝光LED实现完全降解CEES,该反应的半衰期为4.4 min,反应中硫氧化物的选择性达到91 %。对比而言,单独的MOF-525粉末材料在15 min内只能转化30 %CEES,最终产物中硫氧化物的选择性仅仅58 %。这种MOF复合材料在空气气氛和模拟太阳光条件中实现了快速、选择性、无溶剂降解CEES的能力。


要点2. 本文研究结果说明,有机硫化物的选择性光氧化反应能够在与实际工作条件类似的过程中实现选择性有机硫化物光氧化反应。这种MOF-织物复合材料可能在防护口罩和防护服中具有应用前景。

Yajiao Hao, Edgar K. Papazyan, Yong Ba, and Yangyang Liu*, Mechanism-Guided Design of Metal-Organic Framework Composites for Selective Photooxidation of a Mustard Gas Simulant under Solvent-Free Conditions, ACS Catal. 2022, 12, 363-371
DOI: 10.1021/acscatal.1c04755
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c04755


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