近日，北京建筑大学王崇臣教授团队在Resources, Conservation & Recycling（2021年影响因子13.716）上在线发表了题为“Mining resources from wastes to produce high value-added MOFs”的前瞻性文章。论文第一作者为北京建筑大学博士生张璐，通讯作者为北京建筑大学王崇臣教授，共同作者为北京建筑大学博士生王朝阳。
金属-有机框架材料（MOFs）因其比表面积大、结构可调、活性位点丰富等优点在许多领域被广泛应用。然而传统的MOFs合成方法通常需要昂贵的化学药品和高纯度的溶剂，以及复杂苛刻的合成条件和操作步骤。为了更好地实现MOFs在各个领域的大规模应用，必须考虑其生产成本，在减少污染和碳排放的战略目标下，通过回收各种废弃物获得金属离子和有机配体并将其转化为高附加值的MOFs产品是一种可行的方法。虽然采用废弃物制备的MOFs在各领域表现出与商业来源相当的性能，但是目前的废旧聚合物水解过程和MOFs合成过程都消耗大量的酸/碱和一些有毒的有机溶剂，并且由于各种废弃物中共存物质的影响，所获得的MOFs的纯度可能不理想。因此，将废弃物转化为MOFs的主要挑战之一是在更环保的反应条件下进行，并且考虑如何在不引入额外的有毒化学品的情况下实现以资源节约为目的的废物回收利用以生产MOFs。
本文介绍了各种提供金属和有机配体的废弃物来源，讨论了废弃物转化为MOFs过程中的缺点和挑战，并以使用不锈钢酸洗废水制备高附加值MOFs为例，提出将环境中的污染物回收成高附加值产品时，不仅要解决传统处理方法能耗高、资源浪费的问题，而且也要考虑再利用过程中所产生的废弃物消除的问题，实现经济高效的废物回收利用。
图1 废弃物转化为 MOFs 的有机配体和金属源
根据3R策略（减少、回收和再利用）以及碳达峰碳中和目标，将废料转化为MOFs等高附加值材料是“一石二鸟”的方法。但是严重依赖过度的能源和化学投入，尤其是超过使用新化学前体生产MOFs的经济和环境成本时，将废弃物转化为MOFs的做法值得进一步商榷。从这一点来看，以废弃物为原料低成本生产MOFs，既要考虑废弃物的实际成分，又要考虑MOFs的生产条件，并符合循环经济、可持续发展、碳达峰碳中和的发展战略。
第一作者
通讯作者
王崇臣，男，博士，北京建筑大学教授、博士生导师。建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室主任，Environmental Functional Materials、Chinese Chemical Letters、工业水处理、Chinese Journal of Structural Chemistry、环境化学、北京建筑大学学报等期刊副主编、编委。中国材料研究学会理事/副秘书长、中国环境科学学会水处理与回用专业委员会委员、中国感光学会光催化委员会委员、北京环境科学学会科技创新分会常务副主委、北京化学会青少年科普委员会副主任。入选北京市百千万人才、北京市高创计划百千万领军人才和长城学者。获得北京市高等学校青年教学名师奖。主要研究领域为环境修复材料与技术、水文化。主持国家自然科学基金面上项目、北京自然科学基金重点（B类）/面上项目、北京社科基金重点项目等纵向项目10余项。入选Clarivate全球高被引学者（2022）。
通讯邮箱：wangchongchen@bucea.edu.cn
Lu Zhang, Chao-Yang Wang, Chong-Chen Wang, Mining resources from wastes to produce high value-added MOFs, Resources, Conservation & Recycling 190 (2023) 106805.
DOI: 10.1016/j.resconrec.2022.106805
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921344922006371
王崇臣课题组网站链接：http://nmter.bucea.edu.cn
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