Tuning Lewis acidity of iron-based metal-organic frameworks for enhanced catalytic ozonation

路易斯酸 金属有机骨架 催化作用 化学 激进的 单线态氧 吸附 协同催化 配体(生物化学) 无机化学 降级(电信) 氧气 光化学 组合化学 有机化学 电信 生物化学 受体 计算机科学
作者
Deyou Yu,Liping Wang,Taoyu Yang,Guangpeng Yang,Dong Wang,Huagang Ni,Minghua Wu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:404: 127075-127075 被引量:121
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.127075
摘要

Lewis acid sites that originate from ligand missing defects inspire diverse important applications of metal-organic frameworks (MOFs), such as heterogeneous catalysis. However, the facile regulation of Lewis acidity that promises good properties remains a challenge. Herein, we report a simple strategy to tune the Lewis acidity of iron-based MOFs. By substituting Fe centers with Ce atoms in the node (a.k.a., Ce doping), the catalytic ozonation performance of developed iron-based MOFs was highly improved. We found that both the total Lewis acidity and the salicylic acid (SA) degradation rate of Ce-doping MIL-88A(Fe) linearly correlated to the suitable Ce substitution ratio. Notably, the degradation rate and TOC removal of MIL-88A(Fe0.80Ce0.20) was about 3 and 2 times higher than those of parent MIL-88A(Fe), respectively. Reactive oxygen species (ROS), including surface adsorbed hydroxyl radicals (OHads), superoxide radicals (O2−), and singlet oxygen (1O2) were responsible for SA destruction. MIL-88A(Fe0.80Ce0.20) with enlarged Lewis acidity substantially facilitated the generation of OHads and 1O2, leading to a more efficient SA degradation and mineralization. Moreover, Ce doping engineering also ameliorated the catalytic performances of MIL-53(Fe) and MIL-101(Fe), indicating that the tuning strategy we proposed is accessible and universal. This work may provide deep insights into highly efficient MOFs explorations for water purification.
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