سنتز نانوساختار متخلخل چارچوب آلي-فلزي بر پايه زيركونيوم به منظور تخريب عوامل آلاينده شيميايي

Synthesis of Porous Zirconium-based Metal-Organic Framework Nanostructure for Detoxification of Chemical Pollutants

محققان با توجه به آثار شديد و زيانبار عوامل شيميايي بر سلامت انسان و محيط زيست، همواره بدنبال روش هاي موثر پاكسازي و رفع آلودگي بوده اند. در اين پژوهش نانوساختارهاي چارچوب آلي-فلزي برپايه زيركونيوم (UiO-66) به دو روش ژل پايه (زيروژل) و حلالي-حرارتي (آيروژل) سنتز شد. مورفولوژي، ساختار كريستالي، خصوصيات تخلخل و سطح مخصوص و همچنين رفتار آنها در برابر تجزيه دي متيل متيل فسفونات (DMMP) به عنوان شبه عامل اعصاب با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، پراش پرتو ايكس (XRD)، ايزوترم جذب گاز نيتروژن (BET) و كروماتوگرافي گازي- طيف سنج جرمي (GC-MS) ارزيابي شد. نتايج بدست آمده نشان دهنده سنتز آيروژل و زيروژل UiO-66 با توزيع اندازه يكنواخت و ساختار كريستالي بوده است كه بيانگر سنتز موفقيت آميز تركيبات مذكور مي باشد. همچنين زيروژل UiO-66 سطح مخصوص و حجم حفرات بيشتري نسبت به نانوكريستال UiO-66 (آيروژل) نشان داد. بررسي هاي عملكرد رفع آلودگي نانوساختارهاي چارچوب آلي-فلزي سنتز شده نشان داد كه زيروژل UiO-66 با زمان نيمه عمر 6/28 دقيقه، خاصيت كاتاليستي بهتري در مقايسه با آيروژل UiO-66 داشته است، بطوريكه در مدت زمان 120 دقيقه و دماي محيط، حدود 80% از عامل آلاينده DMMP هيدروليز شده است.

Due to the severe and harmful effects of chemical pollutants on human health and the environment, researchers have always been looking for effective ways for detoxification of chemical pollutants. In this study, zirconium-based metal-organic framework (UiO-66) nanostructures were synthesized in two gel-based (xerogel) and solvothermal (aerogel) methods. Morphology, crystalline structure, porosity and specific surface area as well as their behavior against degradation of dimethyl methylphosphonate (DMMP) as nerve agent simulant were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption isotherms (BET) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed the synthesis of aerogel and xerogel UiO-66 with uniform size distribution and crystalline structure indicating the successful synthesis of these compounds. UiO-66 xerogel also showed higher specific surface area and pore volume than UiO-66 nanocrystals (aerogel). The degradation performance of the synthesized metal-organic framework nanostructures showed that the UiO-66 xerogel with a half-life of 28.6 min had better catalytic properties than the UiO-66 aerogel at 120 min and ambient temperature, as about 80% of DMMP is hydrolyzed.