缺陷工程化铁基MOF材料PNM-101协同光芬顿降解与固相微萃取分析三氯生及其降解产物的研究

本研究创新性合成缺陷工程化铁基MOF材料PABA-NH2-MIL-101(Fe)（PNM-101），通过协同光芬顿（photo-Fenton）降解与固相微萃取（SPME）技术，实现环境污染物三氯生（TCS）的高效降解（60分钟降解率99.7%）与降解产物动态监测。材料的不饱和Fe位点和扩大的孔径显著加速·OH生成，SPME涂层纤维（PNM-101/SSW）具备5330倍富集因子和1–1500 μg/L宽线性范围，为内分泌干扰物（EDCs）的整合治理提供新范式。

Highlight

环境意义

三氯生（TCS）作为典型内分泌干扰物（EDC）对生态健康构成重大威胁。本研究基于双功能铁基MOF材料PABA-NH₂-MIL-101(Fe)（PNM-101），开创性地整合光芬顿降解与固相微萃取（SPME）技术，实现TCS降解、检测及降解产物分析一体化。PNM-101光芬顿催化剂可在60分钟内降解99.7%的TCS，其涂层纤维能同步富集低浓度降解产物2,4-二氯苯酚。

化学品与试剂

三氯生（TCS, 98.0%）和2-氨基对苯二甲酸（NH₂-BDC, 98.0%）购自上海泰坦科技；甲醇（HPLC级）购自美国赛默飞世尔科技；硝酸（HNO₃, 99.7%）、对氨基苯甲酸（PABA, 99.7%）等试剂均采用分析纯。

材料表征

扫描电镜（SEM）显示：PNM-101保持100-300 nm规则八面体结构（图1B），表面出现蚀刻孔洞样缺陷，这种独特形貌赋予其更多活性位点。相比原始NM-101（图1A），PABA掺杂未改变几何构型但显著提升孔隙率。

结论

缺陷工程构建的PNM-101成功实现TCS光芬顿降解与SPME监测协同作用：① 降解动力学较传统芬顿体系快12.9倍；② SPME纤维兼具高富集能力（EF=5330）和抗基质干扰特性；③ 毒性评估证实降解后TCS生物富集风险显著降低。该研究为持久性有机污染物的"降解-监测"一体化处理提供创新方案。