Postsynthetically Modified Covalent Organic Frameworks for Efficient and Effective Mercury Removal

化学 介孔材料 分子内力 硫醚 共价有机骨架 共价键 Mercury(编程语言) 吸附 硫醇 水溶液 组合化学 环境修复 螯合作用 化学工程 无机化学 有机化学 催化作用 污染 工程类 程序设计语言 生物 计算机科学 生态学
作者
Qi Sun,Briana Aguila,Jason A. Perman,Lyndsey D. Earl,Carter W. Abney,Yuchuan Cheng,Hao Wei,Nicholas Nguyen,Łukasz Wojtas,Shengqian Ma
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:139 (7): 2786-2793 被引量:1052
标识
DOI:10.1021/jacs.6b12885
摘要

A key challenge in environmental remediation is the design of adsorbents bearing an abundance of accessible chelating sites with high affinity, to achieve both rapid uptake and high capacity for the contaminants. Herein, we demonstrate how two-dimensional covalent organic frameworks (COFs) with well-defined mesopore structures display the right combination of properties to serve as a scaffold for decorating coordination sites to create ideal adsorbents. The proof-of-concept design is illustrated by modifying sulfur derivatives on a newly designed vinyl-functionalized mesoporous COF (COF-V) via thiol–ene “click” reaction. Representatively, the material (COF-S-SH) synthesized by treating COF-V with 1,2-ethanedithiol exhibits high efficiency in removing mercury from aqueous solutions and the air, affording Hg 2+ and Hg 0 capacities of 1350 and 863 mg g –1, respectively, surpassing all those of thiol and thioether functionalized materials reported thus far. More significantly, COF-S-SH demonstrates an ultrahigh distribution coefficient value ( K d ) of 2.3 × 10 9 mL g –1, which allows it to rapidly reduce the Hg 2+ concentration from 5 ppm to less than 0.1 ppb, well below the acceptable limit in drinking water (2 ppb). We attribute the impressive performance to the synergistic effects arising from densely populated chelating groups with a strong binding ability within ordered mesopores that allow rapid diffusion of mercury species throughout the material. X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopic studies revealed that each Hg is bound exclusively by two S via intramolecular cooperativity in COF-S-SH, further interpreting its excellent affinity. The results presented here thus reveal the exceptional potential of COFs for high-performance environmental remediation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
耀之发布了新的文献求助10
刚刚
Nature发布了新的文献求助10
刚刚
intangible发布了新的文献求助10
刚刚
Dore发布了新的文献求助30
1秒前
奕奕发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
深情momo发布了新的文献求助10
2秒前
思源应助当余之从师也采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
包毕业的发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
张文杰发布了新的文献求助10
5秒前
nguyenhai2005完成签到,获得积分20
6秒前
jun发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
研友_nEjYyZ发布了新的文献求助10
7秒前
江屿发布了新的文献求助20
7秒前
思源应助油菜籽采纳,获得10
8秒前
时屿完成签到 ,获得积分10
8秒前
六月雪发布了新的文献求助10
9秒前
zty发布了新的文献求助10
9秒前
拉长的鞅应助Brilliant采纳,获得10
9秒前
10秒前
lt完成签到,获得积分10
10秒前
www完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
英姑应助威武的血茗采纳,获得10
11秒前
元水云发布了新的文献求助10
12秒前
fan完成签到,获得积分10
12秒前
yll完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
脑洞疼应助九城采纳,获得10
13秒前
yes完成签到 ,获得积分10
13秒前
科研小趴菜关注了科研通微信公众号
14秒前
Nature完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Geist der Kunst und Kultur 1000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7396110
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9002197
关于积分的说明 19161015
捐赠科研通 7031629
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3229997
关于科研通互助平台的介绍 2392440
邀请新用户注册赠送积分活动 2211682