科学家们开发了一种新材料，能够从污染空气中捕捉有害化学物质苯，为解决这一重大的健康和环境风险提供了潜在解决方案。该研究由曼彻斯特大学的科学家领导，结果显示，一种被称为金属有机框架（MOF）的超多孔材料可以通过改性来显著提高从大气中捕获苯的能力。
苯主要用于工业溶剂和各种化学品、塑料及合成纤维的生产，但也可以通过加油站、汽车尾气和香烟烟雾释放到大气中。尽管苯应用广泛，但它被归类为人类致癌物，接触苯可能导致严重的健康影响，因此对其管理和监管至关重要。
这项研究今天发表在《自然材料》杂志上，可能会显著改善室内外空气质量。首席研究员、曼彻斯特大学化学教授马丁·施罗德（Martin Schröder）表示：“低浓度下苯的去除一直是一个长期的挑战，尤其是在现实条件下。目前的方法如氧化或生物处理往往效率低下，且可能产生危险的副产品。这项研究解决了这两个问题，是在应对最普遍的健康和环境挑战方面的重要进展。”
MOFs是一种先进的材料，结合了金属中心和有机分子，形成多孔结构。它们具有高度可调的内部结构，特别适合从空气中过滤有害气体。研究人员通过在已知的MOF结构——MIL-125中引入不同元素的单原子（包括锌、铁、钴、镍和铜）来测试哪种元素能最有效地捕获苯。
他们发现，在结构中添加一个锌原子显著提高了材料的效率，使其即使在极低浓度（百万分之一，ppm）下也能有效捕获苯，这比现有材料有了显著改进。这种新材料现称为MIL-125-Zn，其苯吸收量达到每克材料7.63毫摩尔，远高于此前报道的材料。
该材料即使在潮湿环境中也表现出高度稳定性，能够在长时间内保持其过滤苯的能力。测试表明，它即使在高湿度条件下也能继续从空气中去除苯。
共同首席研究员、曼彻斯特大学化学教授杨世海（Sihai Yang）补充道：“这一突破展示了材料科学中原子级修饰的力量。虽然我们当前的研究集中在苯上，但我们的设计和方法为适应捕获广泛的空气污染物打开了大门。这项研究为研究这些材料如何与气体相互作用提供了新方法，有助于开发更有效的环境和工业解决方案。”
随着研究的进展，研究团队将寻求与行业合作伙伴合作，开发这种及相关新材料，有望将其集成到现有的设备中，如家庭、工作场所和工业设置中的空气净化系统。
来源：曼彻斯特大学
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