苯被世界衛(wèi)生組織列為強(qiáng)致癌物，即使在極低濃度下也對(duì)人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅?，F(xiàn)有吸附材料在痕量濃度下往往因作用力弱而效率低下，是當(dāng)前環(huán)境污染治理領(lǐng)域的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

面對(duì)這一難題，研究團(tuán)隊(duì)以具有大孔道和可修飾金屬位點(diǎn)的金屬有機(jī)框架材料NU-1500(Fe)為母版，巧妙地通過(guò)后合成修飾技術(shù)，將一系列結(jié)構(gòu)精巧的單吡啶、雙吡啶及三吡啶大環(huán)配體引入其孔道中，成功構(gòu)筑了WYU-100至WYU-108等一系列新型金屬有機(jī)框架材料。其中，修飾了功能性大環(huán)三吡啶配體的WYU-107材料表現(xiàn)最為優(yōu)異。

研究表明，WYU-107材料在常溫及低濃度條件（P/P? = 0.01）下，對(duì)苯蒸氣的吸附量高達(dá)6.21 mmol g?1，是母版材料吸附容量的近三倍，其性能超越了絕大多數(shù)已報(bào)道的多孔材料。動(dòng)態(tài)穿透實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，該材料在實(shí)際環(huán)境條件下具備出色的痕量苯捕獲能力。通過(guò)原位X射線(xiàn)單晶衍射與理論計(jì)算，團(tuán)隊(duì)從分子層面揭示了其高效吸附的機(jī)理：大環(huán)配體的引入不僅對(duì)孔道進(jìn)行了精細(xì)分區(qū)，更與苯分子產(chǎn)生了強(qiáng)烈的π-π堆積、C-H···π及C-H···O等多種協(xié)同作用，從而顯著提升了材料在低濃度環(huán)境下的吸附親和力。此項(xiàng)研究不僅展示了一種高效的苯蒸汽污染治理候選材料，更凸顯了通過(guò)后合成修飾精準(zhǔn)調(diào)控材料功能的強(qiáng)大能力，為面向特定污染物的先進(jìn)吸附材料的理性設(shè)計(jì)提供了重要借鑒。

痕量苯蒸汽的高效捕獲示意圖

相關(guān)研究成果以題“Efficient capture of trace benzene vapor by metal–organic frameworks modified with macrocyclic pyridyl ligands”發(fā)表在《Chemical Science》上（Chemical Science, 2025, DOI: 10.1039/d5sc05093f）。環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院碩士生-梁港為第一作者，莫宗文副教授為本文的通訊作者。