MOF表面化学：MOF催化硫酸亚铁自然条件下还原六价铀

目前，铀污染主要归因于铀在水中的高迁移率和生物体内的聚集性。于是，近年来兴起铀吸附材料的研究，例如通过层状结构材料或孔材料对U(VI)进行吸附降低水中铀的含量。但是，吸附完成后的吸附剂处置不当，将会再次向环境中释放U(VI)，造成二次铀污染。为了避免这个问题，更好的选择是将U(VI)还原为不溶性U(IV)，而将其固定，从根本上降低铀在水和自然环境中的迁移。

其中硫酸亚铁法，Fe(II)还原U(VI)在热力学原理上可行，然而，在实施这一方案的过程中由于Fe(II)的易氧化和其他原因，需要隔绝O₂和CO₂才可实现U(VI)还原，严重限制该方法的实际应用。

近日，东华理工大学罗峰课题组首次提出利用有机金属框架材料Zn-MOF-74协同硫酸亚铁一步法原位还原及去除铀(VI)，他们利用Zn-MOF-74表面大量的类苯酚羟基结构对Fe(III)的富集能力促进硫酸亚铁中的Fe(II)氧化，并将这一氧化用于U(VI)的还原当中，从而实现对铀的还原并固定。

他们通过分析得出Zn-MOF-74对三价铁的负载是由于MOF-74 的表面的含有大量类苯酚羟基结构，它可以与三价铁发生类类苯酚-Fe(III)的相互作用。就是这样的一个驱动力，超快促使二价铁到三价铁的氧化，同时深度水解变成Fe₂O₃。

随后，他们将以上Zn-MOF-74促进Fe(II)氧化的特性应用于U(VI)还原。发现通过亚铁的加入，材料对铀的去除能力平均提升了10%，其过程如下：亚铁的富集、亚铁到Fe(III)的氧化和U(VI)到U(IV)的还原、Fe₂O₃及UO₂成核、最后纳米粒子生长。值得一提的是，该还原过程全程都在周围环境有氧有二氧化碳下进行。由此，他们首次实现了周围环境下硫酸亚铁还原六价铀及固定。

该论文作者为：Yang Yang Xiong, Jian Qiang Li, Chang Sheng Yan, Heng Ya Gao, Jian Ping Zhou, Le Le Gong, Ming Biao Luo, Le Zhang, Pan Pan Meng, Feng Luo

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/CC/C6CC04597A

MOF catalysis of Fe^II-to-Fe^III reaction for an ultrafast and one-step generation of the Fe₂O₃@MOF composite and uranium(VI) reduction by iron(II) under ambient conditions

Chem. Commun., 2016, 52, 9538-9541, DOI: 10.1039/C6CC04597A

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