Nanocristais de Estruturas Metal–Orgânicas Ricas em Defeitos para Remoção de Micropoluentes da Água

Neste estudo, investiga-se a remoção eficaz de três principais micropoluentes (por exemplo, cloridrato de propranolol, 1-naftilamina e 2-naftol) da água utilizando UiO-66 defeituoso e derivados funcionalizados como adsorventes. Os defeitos no UiO-66 são induzidos usando duas estratégias distintas. A primeira envolve um processo de termólise seletiva de ligantes lábeis, levando à criação de uma estrutura hierárquica mesoporosa (HP-UiO-66). A segunda técnica utiliza um modulador ácido monocarboxílico, como ácido acético (AA) ou ácido trifluoroacético (TFA), que é coordenado com os clusters de Zr durante a síntese e removido na ativação, resultando na criação de estruturas defeituosas de UiO-66. A influência que exercem sobre as características estruturais dos nanocristais de estruturas metal–orgânicas (MOF) é comparada com o MOF UiO-66 ideal não modulado. As amostras são totalmente caracterizadas por difração de raios X em pó (PXRD), microscopia eletrônica de varredura (SEM), analisador de área superficial Brunauer–Emmett–Teller (BET) e análise termogravimétrica (TGA). Sua eficácia como adsorventes para a eliminação de 1-naftilamina, cloridrato de propranolol e 2-naftol da água é examinada. Os parâmetros termodinâmicos e cinéticos do processo de adsorção são determinados. Curiosamente, entre as amostras de UiO-66 examinadas, HP-UiO-66 exibe capacidades de adsorção notáveis de aproximadamente 743, 602 e 409 mg g–1 para 1-naftilamina, cloridrato de propranolol e 2-naftol, respectivamente. Esses valores superam todos os adsorventes relatados na literatura. As interações superficiais entre HP-UiO-66 e os três micropoluentes foram demonstradas por análises de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS). Esse aprimoramento no desempenho de adsorção está ligado ao mecanismo de adsorção preferencial, principalmente pela ligação a átomos de zircônio insaturados coordenativamente dentro da estrutura do MOF. Através deste estudo, é apresentado um método eficaz para melhorar a capacidade de adsorção de adsorventes à base de MOF por meio da engenharia de defeitos em MOFs baseados em Zr. Esses achados abrem caminho para a criação de adsorventes de MOF eficazes para aplicações de tratamento de água.