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Aqueous-phase Room-temperature Synthesis of 2D CuCo-BDC for Superior Peroxymonosulfate Activation
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2025-06-04 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.138840
Karim El-Naggar, Huayang Zhang, Shaobin Wang
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2025-06-04 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.138840
Karim El-Naggar, Huayang Zhang, Shaobin Wang
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Bimetallic metal-organic frameworks (BMOFs) have garnered significant attention in environmental remediation. However, their traditional synthesis often demands for high temperatures, pressures, and toxic solvents. Here, we develop a mild and environmentally friendly route in an aqueous phase at room temperature for synthesis of cobalt-doped Cu-BDC MOF (CuCo-BDC, where BDC = 1,4-benzenedicarboxylic acid), using water-soluble disodium salt of terephthalic acid as a linker. Our 2D CuCo-BDC BMOF was evaluated in degradation of naproxen via catalytic peroxymonosulfate (PMS) activation. The BMOF achieved a degradation rate approximately 300 times faster than that of Cu-BDC at a low PMS concentration, facilitated by a coupling effect of bimetal redox properties toward PMS activation. This remarkable performance arises from the 2D morphology with highly accessible active sites, mesoporosity with enhanced mass transport, and Cu-Co synergistic effects in PMS activation. This study presents a sustainable BMOF synthesis method and broadens the potential for efficient pollutant degradation, laying the groundwork for broader environmental applications.
中文翻译:
2D CuCo-BDC 的水相室温合成可实现卓越的过氧一硫酸盐活化
双金属有机框架 (BMOF) 在环境修复方面引起了广泛关注。然而,它们的传统合成通常需要高温、高压和有毒溶剂。在这里,我们在室温下开发了一种温和且环保的路线,用于合成钴掺杂的 Cu-BDC MOF(CuCo-BDC,其中 BDC = 1,4-苯二羧酸),使用对苯二甲酸的水溶性二钠盐作为连接剂。我们的 2D CuCo-BDC BMOF 通过催化过一硫酸盐 (PMS) 活化降解萘普生进行了评估。在低 PMS 浓度下,BMOF 的降解速度比 Cu-BDC 快约 300 倍,这得益于双金属氧化还原特性对 PMS 活化的耦合效应。这种卓越的性能源于具有高度可及活性位点的 2D 形态、具有增强质量传输的介孔性以及 PMS 激活中的 Cu-Co 协同效应。本研究提出了一种可持续的 BMOF 合成方法,并拓宽了高效降解污染物的潜力,为更广泛的环境应用奠定了基础。
更新日期:2025-06-04
中文翻译:

2D CuCo-BDC 的水相室温合成可实现卓越的过氧一硫酸盐活化
双金属有机框架 (BMOF) 在环境修复方面引起了广泛关注。然而,它们的传统合成通常需要高温、高压和有毒溶剂。在这里,我们在室温下开发了一种温和且环保的路线,用于合成钴掺杂的 Cu-BDC MOF(CuCo-BDC,其中 BDC = 1,4-苯二羧酸),使用对苯二甲酸的水溶性二钠盐作为连接剂。我们的 2D CuCo-BDC BMOF 通过催化过一硫酸盐 (PMS) 活化降解萘普生进行了评估。在低 PMS 浓度下,BMOF 的降解速度比 Cu-BDC 快约 300 倍,这得益于双金属氧化还原特性对 PMS 活化的耦合效应。这种卓越的性能源于具有高度可及活性位点的 2D 形态、具有增强质量传输的介孔性以及 PMS 激活中的 Cu-Co 协同效应。本研究提出了一种可持续的 BMOF 合成方法,并拓宽了高效降解污染物的潜力,为更广泛的环境应用奠定了基础。