光活性MOF材料與其衍生物具有降解芥子氣(Mustard Gas)或者類似物(2-氯乙基乙基硫醚、CEES)的前景，能夠通過紫外光或者可見光，選擇性的將此類毒性有機(jī)硫化物分子氧化生成毒性較低的硫氧化物。但是通常此類反應(yīng)一般在特別的溶劑中進(jìn)行，比如甲醇，才能得到較好的催化選擇性生成硫氧化物，因此導(dǎo)致MOF材料無法很好的應(yīng)用于防護(hù)設(shè)備。
有鑒于此，加州州立大學(xué)Yangyang Liu等報道研究CEES的光氧化反應(yīng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)過硫化物中間體和氫鍵作用是生成硫氧化物的關(guān)鍵。基于該研究結(jié)果，發(fā)展了一系列添加氫鍵分子的MOF/織物復(fù)合材料，實現(xiàn)了在無溶劑環(huán)境中實現(xiàn)了對有機(jī)硫化物的選擇性光氧化。
本文要點
要點1. 當(dāng)催化劑的但載量為3 mol %，性能最好的復(fù)合材料能夠在15 min內(nèi)氧氣氣氛中使用藍(lán)光LED實現(xiàn)完全降解CEES，該反應(yīng)的半衰期為4.4 min，反應(yīng)中硫氧化物的選擇性達(dá)到91 %。對比而言，單獨的MOF-525粉末材料在15 min內(nèi)只能轉(zhuǎn)化30 %的CEES，最終產(chǎn)物中硫氧化物的選擇性僅僅58 %。這種MOF復(fù)合材料在空氣氣氛和模擬太陽光條件中實現(xiàn)了快速、選擇性、無溶劑降解CEES的能力。
要點2. 本文研究結(jié)果說明，有機(jī)硫化物的選擇性光氧化反應(yīng)能夠在與實際工作條件類似的過程中實現(xiàn)選擇性有機(jī)硫化物光氧化反應(yīng)。這種MOF-織物復(fù)合材料可能在防護(hù)口罩和防護(hù)服中具有應(yīng)用前景。
Yajiao Hao, Edgar K. Papazyan, Yong Ba, and Yangyang Liu*, Mechanism-Guided Design of Metal-Organic Framework Composites for Selective Photooxidation of a Mustard Gas Simulant under Solvent-Free Conditions, ACS Catal. 2022, 12, 363-371DOI: 10.1021/acscatal.1c04755https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c04755
