華僑大学は3DプリントMOF材料の分野で研究を進めている

華僑大学は3DプリントMOF材料の分野で研究を進めている
出典:華僑大学化学工学部

Antarctic Bearによると、華僑大学の2017年修士課程の学生であるPei Ruiさんは、指導教員のZhou Shufeng教授とZhan Guowu教授の指導の下、3DプリントMOF材料の分野で新たな進歩を遂げました。関連する研究結果は、「3Dプリントされた生体適合性ポリマー内の金属有機フレームワークは、有機染料除去のための優れた吸着剤として機能します」というタイトルで、Journal of Hazardous Materials(エンジニアリングテクノロジーゾーン1のトップ、現在のインパクトファクター7.65)にオンラインで公開されました。



毎年、繊維、皮革、製紙、化粧品、プラスチック産業から発生する何百万トンもの染料廃水が環境に排出され、環境に多大な損害を与え、さらには人間の健康に深刻な脅威を与えています。したがって、産業廃水から染料汚染物質をどのように除去するかが、解決すべき緊急の課題です。金属イオン/クラスターと有機リガンドが配位結合によって組み立てられた金属有機構造体 (MOF) は、近年大きな注目を集めています。 MOF 材料は、高い比表面積、高い多孔性、調整可能なトポロジー構造など、多くの興味深い特性を備えているため、染料廃水を吸着するために使用できます。しかし、粉末状の MOF はリサイクルが難しく、分解しやすいため、産業界での実際の応用は大きく制限されます。そのため、MOF をモノリシック材料に統合し、そのリサイクルを促進する方法が重要な課題となっています。



この研究では、3D 印刷技術を使用して MOF を 3 つの異なる幾何学的形状に印刷し、空気や液体の流れにおける不安定性や高い圧力降下などの粉末 MOF の欠点を克服しました。生体適合性バインダーとしてのアルギン酸カルシウムとゼラチンの混合物 (CA-GE) により、MOF 材料の印刷が容易になり、機械的特性が向上します。さらに、印刷や染色廃水の吸着プロセスでは、印刷された形状(正方形、六角形、円形)、MOFの充填量、MOFのサイズもMOFの吸着性能に大きく影響します。例えば、CA-GE スキャフォールドによるメチレンブルーの吸着効率はわずか 43.6% でしたが、印刷された MOF/CA-GE サンプルによるメチレンブルーの吸着効率は 20 分で 99.8% と高くなりました。この研究では、MOF 固有のミクロ多孔構造と 3D マトリックスのメソ多孔性/マクロ多孔性構造が、さまざまな有機染料とその混合物に対して優れた吸着特性を持つことが実証されました。さらに、3D プリントされた吸着剤は希酸溶液で簡単に再生でき、性能を低下させることなく少なくとも 7 回再利用できます。対照的に、粉末 MOF は最大 2 回までしか再利用できません。


この研究は、周樹鋒教授と詹国武教授の研究グループによって行われ、華僑大学研究立ち上げ基金、中国国家自然科学基金、福建省自然科学基金、華僑大学大学院研究イノベーションプロジェクトの資金提供を受けて行われました。

論文リンク:
https://www.sciencedirect.com/sc ... 1931372X?via%3Dihub

華僑大学財務省

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