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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

功能化金屬-有機(jī)骨架作為高效吸附劑對含水樣品中藥物污染物的選擇性富集

該研究發(fā)表于 Chemical Engineering Journal（2022），使用 XH-MC-1 開展 環(huán)境分析化學(xué)、藥物污染物監(jiān)測 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括當(dāng)回收率 70%；回收率 40%；回收率 76.2%。

論文編號 490
應(yīng)用方向 環(huán)境分析化學(xué)、藥物污染物監(jiān)測、MOF 吸附材料、紙基固相萃取、痕量樣品前處理
關(guān)鍵結(jié)果 當(dāng)回收率 70%
核心條件 見正文實(shí)驗(yàn)條件
論文編號
490
期刊
Chemical Engineering Journal
影響因子
16.744
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2022
設(shè)備型號
XH-MC-1
作者單位
齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）；齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）山東分析測試中心、山東省精密分析儀器應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；河北中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院；清華大學(xué)化學(xué)系
Qilu University of Technology; Shandong Analysis and Test Center, Key Laboratory for Applied Technology of Sophisticated Analytical Instruments of Shandong Province, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250014, China; School of Materia Medica, Hebei University of Chinese Medicine, Shijiazhuang 050200, China; Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084, China
研究方向
環(huán)境分析化學(xué) 藥物污染物監(jiān)測 MOF 吸附材料 紙基固相萃取 痕量樣品前處理

事實(shí)快照

  • 論文：功能化金屬-有機(jī)骨架作為高效吸附劑對含水樣品中藥物污染物的選擇性富集
  • 設(shè)備：XH-MC-1
  • 期刊與分區(qū)：Chemical Engineering Journal，中科院 1 區(qū)
  • 關(guān)鍵結(jié)果：當(dāng)回收率 70%；回收率 40%；回收率 76.2%
  • 用途：可作為 環(huán)境分析化學(xué)、藥物污染物監(jiān)測 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

論文指出，面對大量抗病毒藥物排放和累積帶來的水安全問題，亟需建立靈敏、簡便且適用于常規(guī)分析儀器的前處理與檢測方法。作者采用功能化 MOF 作為高性能吸附劑，并將其固定在紙膜上構(gòu)建 SPE 器件，用于水樣中藥物污染物的選擇性富集。研究對象包括潛在抗新冠藥物 favipiravir 及其結(jié)構(gòu)和功能類似物。為深入理解吸附機(jī)制，作者進(jìn)一步結(jié)合量子計(jì)算與計(jì)算流體力學(xué)模擬，證明所制備吸附劑兼具高親和力與快速動力學(xué)。最終建立的 SPE-LC 方法在線性范圍 10-1000 ng/mL 內(nèi)表現(xiàn)良好，僅需 3 mg 吸附劑和 5 mL 樣品，且無需質(zhì)譜檢測器，相比商業(yè)吸附劑更為高效。

研究背景與解決的問題

論文指出，面對大量抗病毒藥物排放和累積帶來的水安全問題，亟需建立靈敏、簡便且適用于常規(guī)分析儀器的前處理與檢測方法。

關(guān)鍵結(jié)果

當(dāng)回收率 70%
回收率 40%
回收率 76.2%
回收率 -126.6%
指標(biāo)結(jié)果
當(dāng)回收率70%
回收率40%
回收率76.2%
回收率-126.6%

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

  • Ni2+ 配位識別是選擇性吸附的第一層基礎(chǔ)。對 favipiravir 及其類似物來說，分子中的 O、N 配位位點(diǎn)決定了它們能否與 Ni2+ 形成更強(qiáng)相互作用。
  • 疏水作用與 π-π 堆積是第二層協(xié)同作用。論文指出，隨著鹵素取代導(dǎo)致 LogP 增大，分子與 MOF 配體之間的疏水相互作用增強(qiáng)，因此吸附表現(xiàn)不只由金屬配位單獨(dú)決定。
  • 分子結(jié)構(gòu)尺寸與孔道可達(dá)性共同影響實(shí)際富集結(jié)果。量子計(jì)算給出的是熱力學(xué)穩(wěn)定吸附趨勢，而真實(shí)流動過程還受分子尺寸、擴(kuò)散速度和孔道進(jìn)入能力限制。
  • CFD 把靜態(tài)吸附和動態(tài)流動連接起來。作者把膜式 SPE 視為盤狀色譜過程，通過參數(shù)化 Langmuir 模型和穿透曲線模擬，證明這套膜既有較強(qiáng)保留，又具備較快傳質(zhì)。
  • 紙膜固定策略提升了器件化與操作便利性。微波固定后，MOF 能穩(wěn)定附著在紙纖維表面，使粉體吸附劑轉(zhuǎn)化為可直接裝配和重復(fù)使用的膜式器件。

應(yīng)用價(jià)值

  • 把功能化 MOF、紙膜固定和 SPE-HPLC-UV 前處理方法整合成一條完整路線，不只是材料性能展示。
  • 論文明確區(qū)分了“室溫自組裝制備 MOF”和“微波固定紙膜”兩步，使 XH-MC-1 的設(shè)備作用邊界清晰可辨。
  • 僅用 3 mg 吸附劑和 5 mL 樣品，就把檢測線性范圍做到了 10-1000 ng/mL，對常規(guī)實(shí)驗(yàn)室很友好。
  • 量子計(jì)算與 CFD 同時用于解釋熱力學(xué)親和力和動態(tài)吸附行為，機(jī)理鏈條比常規(guī)方法學(xué)論文更完整。

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常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-MC-1。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Chemical Engineering Journal（2022），使用 XH-MC-1 開展 環(huán)境分析化學(xué)、藥物污染物監(jiān)測 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括當(dāng)回收率 70%；回收率 40%；回收率 76.2%。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Chemical Engineering Journal，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Functional metal–organic framework as high-performance adsorbent for selective enrichment of pharmaceutical contaminants in aqueous samples
Chemical Engineering Journal, 2022
DOI: 10.1016/j.cej.2022.136751