近日，中科院城市環境研究所的研究人員在國際期刊Chemical Engineering Journal（化工學報）上發表了，利用廉價商用γ-Al₂O₃合成高效水處理催化劑的成果，這不僅有望解決催化劑材料使用成本高的問題，同時意味著開拓了多品種氧化鋁在環保應用的巨大商業價值。

金屬有機框架（Metal organic frameworks, MOFs）及其衍生材料作為新型納米功能材料用于環境修復已受到國內外研究學者和環境工程師們的廣泛關注；其中，MOFs基復合材料介導的高級氧化過程降解有毒污染物是環境催化領域一個重要的新興研究方向。目前，應用于上述過程的MOFs及其衍生材料多為納米尺度的粉末，易于團聚，且不方便回收利用，增加了實際水處理時活化劑/催化劑重復利用成本；于是水環境工程學者將研究的目光聚焦于構建新型磁性MOFs基復合材料，該類材料具有較好的磁分離性能，但在回收利用過程中需要引入外部磁場和高溫煅燒過程；目前，探索出一種成本有效、可直接回收、且免于高溫煅燒再生的MOFs衍生的非磁性宏觀活化劑或催化劑（任意尺寸 > 1 mm）是開發MOFs基復合材料用于水環境修復的熱點和難點課題。

鑒于此，中國科學院城市環境研究所環境功能材料組（付明來組）以可室溫合成的ZIF-67為前驅體、廉價的商業活性γ-Al2O3微球（直徑3-5 mm）為載體，設計合成了CoAl2O4@γ-Al2O3整體式催化劑，形成的界面CoAl2O4物種可激活過一硫酸鹽（PMS）產生多種活性氧物種（如SO4.-和1O2）高效去除水中難降解抗生素甲硝唑。

ZIF-67@γ-Al2O3微球衍生的界面CoAl2O4物種催化過一硫酸鹽去除甲硝唑機理圖

該研究表明：CoAl2O4@γ-Al2O3在滿足其催化應用的同時可實現簡單快速分離，生產1g CoAl2O4@γ-Al2O3 僅為0.14元（耗材價格按國藥價格計算），且老化后的CoAl2O4@γ-Al2O3經PMS溶液清理后即可恢復其活性，因而有望解決MOFs類材料回收和重復利用成本高的問題。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894720313310?via%3Dihub

參考來源：中科院網站

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