СИНТЕЗ МЕТАЛЛ-ОРГАНИЧЕСКОЙ КАРКАСНОЙ СТРУКТУРЫ Ni-MOF С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2-МЕТИЛИМИДАЗОЛА И ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ АДСОРБЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ
Аннотация
Среди металл-органических каркасных материалов (MOFs), Ni-MOF считается одним из перспективных материалов из-за его высокой пористости и структуры, содержащей активные ионы переходных металлов. Путем изменения органических лигандов и условий синтеза материалы Ni-MOF с различными структурами и свойствами были получены и имеют возможности применения в различных областях. В этой работе металл-органический каркасный материал Ni-MOF синтезирован сольвотермическим методом с использованием органического лиганда 2-метилимидазола. Физико-химические характеристики материала определяли с помощью рентгеноструктурного анализа, ИК спектров, EDX спектров и SEM изображений. Методами физико-химического анализа доказано, что полученный материал Ni-MOF имеет полую пористую структуру и сравнительно низкую кристалличность. Морфология поверхности, элементный состав и кристалличность зависят от природы соли никеля и мольного соотношения никеля / 2-метилимидазола. Синтезированный материал применен для адсорбции метиленового синего (MB) и родамина Б (RhB) в водной среде. Результаты исследования показывают, что синтезированный материал Ni-MOF обладает хорошей адсорбционной способностью MB и RhB. Исследовано влияние условий синтеза, включая мольное соотношение соли никеля и 2-метилимидазола, температура синтеза и время прокаливания, на адсорбционную способность материалов Ni-MOF. По результатам исследований, материал Ni-MOF, синтезированный сольвотермическим методом с использованием нитрата никеля и 2-метилимидазольного лиганда с мольным соотношением 1:8, прокаленный при 180 °С в течение 8 ч, обладает наилучшей способностью к адсорбции пигментов. Адсорбционная емкость Ni-MOF по отношению к MB и RhB достигла 105,45 мг/г и 51,48 мг/г соответственно.
Для цитирования:
Динь Ван Так, Ву Тхи Зуен Синтез металл-органической каркасной структуры Ni-MOF с использованием 2-метилимидазола и применение для адсорбции органических пигментов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 12. С. 33-38. DOI: 10.6060/ivkkt.20246712.7062.
Литература
Manukyan A.S., Seyoum M.B., Rybkin V.V. Decomposition of organic dyes in their aqueous solutions under action of electric discharges of atmospheric pressure. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 3. P. 4-12. DOI: 10.6060/ivkkt.20216403.6339.
Menshova I.I., Zabolotnaya E., Chelnokov V.V., Garabadzhiu A.V. Adsorption of organic substances using zeolites. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 8. P. 131-138. DOI: 10.6060/ivkkt.20216408.6427.
Jia T., Gu Y., Li F. Progress and potential of metal-organic frameworks (MOFs) for gas storage and separation: A re-view. J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. N 5. P. 108300. DOI: 10.1016/j.jece.2022.108300.
García-Valdivia A.A., Pérez-Yáñez S., García J.A., Fernández B., Cepeda J., Rodríguez-Diéguez A. Magnetic and photoluminescent sensors based on metal-organic frameworks built up from 2-aminoisonicotinate. Sci. Rep. 2020. V. 10. N 8843. P. 1-17. DOI: 10.1038/s41598-020-65687-6.
Pathak D.P., Kumar Y., Yadav S. Sustainable materials for sensing and remediation of noxious pollutants. Chap. 4. Effectiveness of metal-organic framework as sensors: Comprehen-sive review. Elsevier. 2022. 346 p. DOI: 10.1016/B978-0-323-99425-5.00002-5.
He S., Wu L., Li X., Sun H., Xiong T., Liu J., Huang C., Xu H., Sun H., Chen W. Gref R., Zhang J. Metal-organic frameworks for advanced drug delivery. Acta Pharm. Sinica B. 2021. V. 11. N 8. P. 2362-2395. DOI: 10.1016/j.apsb.2021.03.019.
Zhao J., Kan Y., Chen Z., Li H., Zhang W. MOFs-modified electrochemical sensors and the application in the de-tection of opioids. Biosensors. 2023. V. 13. N 2. P. 284. DOI: 10.3390/bios13020284.
Zeraati M., Alizadeh V., Kazemzadeh P., Safinejad M., Kazemian H., Sargazi G. A new nickel metal organic framework (Ni-MOF) porous nanostructure as a potential novel electrochemical sensor for detecting glucose. J. Porous Mater.. 2022. N 29. P. 257–267. DOI: 10.1007/s10934-021-01164-3.
Wan Z., Yang D., Chen J., Tian J., Isimjan T.T., Yang X. Oxygenevolution catalysts based on iron-mediated nickel metal−organic frameworks. ACS Appl. Nano Mater. 2019. V. 2. N 10. P. 6334−6342. DOI: 10.1021/acsanm.9b01330.
Kale A.M., Manikandan R., Justin Raj C., Dennyson Savariraj A., Voz C., Kim B.C. Protonated nickel 2-methylimidazole framework as an advanced electrode material for high-performance hybrid supercapacitor. Mater. Today Energy. 2021. N 21. P. 100736. DOI: 10.1016/j.mtener.2021.100736.
Duyen V.T., Binh N.T.M., Duong D.V., Nguyen V.T., Tac D.V. A study on effect of electrolyte composition on the hydrogen evolution reaction on Ni-MOF/NF electrode in alkaline media. University of Danang – J. Sci. Technol. 2023. V. 21. N 11.1. P. 63-67.
Devarayapalli K.C., Prabhakar Vattikuti S.V., Sreekanth TVM, Yoo K.S., Nagajyothi P.C., Shim J. Facile synthesis of Ni-MOF using microwave irradiation method and application in the photocatalytic degradation. Mater. Res. Express. 2019. V. 6. N 11. P. 1150h3. DOI: 10.1088/2053-1591/ab5261.
Wang S., Cui J., Zhang S., Xie X., Xia W. Enhancement thermal stability and CO2 adsorption property of ZIF-8 by pre-modification with polyaniline. Mater. Res. Express. 2020. N 7. P. 025304. DOI: 10.1088/2053-1591/ab6db3.
Raju P., Ramalingam T., Nooruddin T., Natarajan S. In vitro assessment of antimicrobial, antibiofilm and larvicidal activities of bioactive nickel metal organic framework. J. Drug Deliv. Sci. Technol. 2020. N 56. P. 101560. DOI: 10.1016/j.jddst.2020.101560.
Zhang Y., Jia Y., Li M., Hou L. Influence of the 2-methylimidazole/zinc nitrate hexahydrate molar ratio on the synthesis of zeolitic imidazolate framework-8 crystals at room temperature. Sci. Rep. 2018. V. 8. N 9597. P. 1-8. DOI: 10.1038/s41598-018-28015-7.
Rahim A.H.A., Yusuf S.N.F., Majid S.R., Osman Z. One‑step coprecipitated β‑Ni(OH)2 at different ratios of Ni/2‑methylimidazole and its energy storage behaviour. J. Appl. Electrochem. 2022. N 52. P. 159-172. DOI: 10.1007/s10800-021-01627-0.
Qiu J., Feng Y., Zhang X., Jia M., Yao J. Acidpromoted synthesis of UiO-66 for highly selective adsorption of anionic dyes: Adsorption performance and mechanisms. J. Colloid In-terface Sci. 2017. N 499. P. 151−158. DOI: 10.1016/j.jcis.2017.03.101.
Li Y., Gao C., Jiao J., Cui J., Li Z., Song Q. Selective Adsorption of Metal−Organic Framework toward Methylene Blue: Behavior and Mechanism. ACS Omega. 2021. N 6. P. 33961−33968. DOI: 10.1021/acsomega.1c05299.
Rio M.D., Escarabajal J.C.G., Palomino G.T., Cabello C.P. Zinc/Iron mixed-metal MOF-74 derived magnetic carbon nanorods for the enhanced removal of organic pollutants from water. Chem. Eng. J. 2022. V. 428. P. 131147. DOI: 10.1016/j.cej.2021.131147.
Haque E., Jun J.W., Jhung A.H. Adsorptive removal of methyl orange and methylene blue from aqueous solution with a metal-organic framework material, iron terephthalate (MOF-235). J. Hazard. Mater. 2011. V. 185. N 1. P. 507-511. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.09.03517.
Guo H, Lin F., Chen J., Li F., Weng W. Metal–organic framework MIL-125 (Ti) for efficient adsorptive removal of Rhodamine B from aqueous solution. Appl. Organometal. Chem. 2015. V. 29. P. 12–19. DOI: 10.1002/aoc.3237.
Yang Q., Wang Y., Wang J, Liu F., Hu N., Pei H., Yang W., Li Z., Suo Y., Wang J. High effective adsorp-tion/removal of illegal food dyes from contaminated aqueous solution by Zr-MOFs (UiO-67). Food Chem. 2018. V. 254. P. 241–248. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.02.011.
Ren Q., Nie M., Yang L., Wei F., Ding B., Chen H., Liu Z., Liang Z. Synthesis of MOFs for RhB Adsorption from Wastewater. Inorganics. 2022. V. 10. N 3. N 27. P. 1-10. DOI: 10.3390/inorganics10030027.
