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作者与机构简介
通讯作者简介
徐东辉 研究员
中国农业科学院蔬菜花卉研究所
博士、研究员。现任中国农业科学院蔬菜花卉所质量安全与检测技术研究室主任、农业农村部农业部蔬菜产品质量安全风险评估实验室 (北京) 主任兼技术负责人、农业农村部蔬菜质量安全控制重点实验室主任、农业农村部蔬菜品质监督检验测试中心 (北京) 常务副主任兼技术负责人等职，国家大宗蔬菜产业技术体系质量安全与营养品质评价岗位科学家。
刘广洋 副研究员
中国农业科学院蔬菜花卉研究所
博士、副研究员、博士生导师、中国农科院“青年英才”，研究方向为蔬菜产品营养品质与质量安全控制。主持国家青年基金、北京市面上基金、中国农业科学院科技创新工程基础研究人才项目 (青年英才) 等项目。入选2024年美国科学荣誉学会 (Sigma Xi) 正式会员，兼任国家科技专家库专家、教育部学位中心硕博论文评审专家、中国绿色食品专家评审委员会委员、中国食品法典专家咨询委员会委员。担任 Nanomaterials 期刊编委。
机构简介
中国农业科学院蔬菜花卉研究所质量与安全课题组主要从事蔬菜产品农药残留、重金属等污染物检测，蔬菜产品质量安全风险评估，蔬菜营养功能与品质评价，蔬菜产品相关标准制修订等研究，取得了一系列重要成果、积累了丰富的研究经验。依托研究所建设有农业农村部蔬菜品质监督检验测试中心 (北京)、农业农村部蔬菜产品质量安全风险评估实验室 (北京)、农业农村部蔬菜质量安全控制重点实验室等多个省部级平台，同时承担有全国蔬菜标准化技术委员会秘书处工作以及国家无公害农产品、绿色食品、地理标志农产品等定点认证检测工作。依托这些科研平台，牵头承担国家农产品质量安全例行监测、风险评估、标准制修订等工作。
文章导读
随着社会发展，生活、工业和农业用水的排放给水体带来了多种污染物，已成为最受关注的全球环境问题之一。常见的水体污染物如染料、抗生素、重金属离子等，随着水循环和食物链迁移、转化、富集，对水环境、生态环境和人体健康产生威胁，因此制备有效去除水体污染物的ZIF膜受到越来越多的关注。基于这一研究背景，中国农业科学院蔬菜花卉研究所质量与安全课题组在 Nanomaterials 期刊发表了一篇综述文章。
本综述概述了目前主要的ZIF膜的合成方法并对它们的优缺点进行了分析归纳。还总结了ZIF膜在染料、抗生素、重金属离子等水体污染物处理中的应用。最后，对ZIF膜未来的发展前景进行展望。本综述有望为ZIF膜在水污染物处理领域的应用提供理论支持。
图1. ZIF膜的合成方法及应用。
综述内容
1、ZIF膜的制备方法
ZIF膜是以ZIFs为前体，通过一系列物理或化学方法，将其与基底结合，形成的ZIF-X混合基质膜。ZIF型膜不仅保留了ZIFs材料的高比表面积、高孔隙率、孔径可调以及稳定性好的优势，还具有连续性和完整性，可以进行气体或液体的选择性拆分。目前主要的ZIF型膜的合成法有：原位生长法、二次生长法、化学气相沉积法、界面聚合法、反向扩散法、溶剂热合成法、稀溶液涂布法、电化学合成法和静电纺丝技术。
DAI等通过原位生长法在层状双氢氧化物 (MgAl-LDH) 上生长ZIF-8制备了MgAl-LDH@ZIF-8复合材料 (图2a)，以高效去除废水中的磷酸盐。与纯ZIF-8和MgAl-LDH相比，MgAl-LDH@ZIF-8具有更高的除磷效率，最高可达99%，最大吸附量为68.53 mg·P·g−1。WANG等通过静电纺丝技术制备了PAN/ZIF-8纳米纤维膜 (图3b)，ZIF-8附着在薄的纳米纤维上，形成珠状结构，使ZIF-8能够暴露在纳米纤维的外部，对甲基蓝 (MB) 具有良好的吸附能力。
图2. (a) 通过原位生长法制备MgAl-LDH@ZIF-8膜；(b) 化学气相沉积法在基底上制备均匀的ZIF-67薄膜。
图3. (a) 通过电化学合成法制备ZIF-8纳米膜；(b) 通过静电纺丝技术制备PAN/ZIF-8纳米纤维膜。
2、ZIF膜在水体污染物处理中的应用
ZIF膜在处理水体污染物时，最基础的应用是利用膜的截留和吸附性能。当含有污染物的废水通过吸附膜时，粒径大于膜孔径的污染物将被截留在膜表面；粒径较小的污染物进入膜内部，与膜内部的反应性官能团进行离子交换或表面络合等多种相互作用，从而达到去除废水中污染物的目的。除此之外，还可以通过改性或衍生，将膜吸附分离和催化降解等功能有机结合，实现对水体中污染物的高效识别去除。
WU等利用聚多巴胺 (PDA) 的自聚合特性在PVDF上创建界面，然后原位生长ZIF-L层以获得ZIF-L复合膜。与在散装溶液中制备的晶体相比，在膜上生长的吸附剂表现出更高的饱和容量，30℃时对TC的静态吸附量为196 mg·g−1。WANG等通过原位生长法和静电纺丝技术制备了一种ZIF-67@α-MnO2 (NFM) 纳米纤维膜。受益于ZIF-67@α-MnO2提供的丰富活性位点和增强的电荷转移能力的纳米颗粒，最佳的ZIF-67@α-MnO2纳米纤维膜 (NFM) 具有优异的吸附容量 (2495 mg·g-1) 和催化活性 (20分钟内99% AF的降解程度)，对AF有显著的响应。此外，所得膜对TC (95.3%)、诺氟沙星 (NOR，98.4%) 和盐酸多西环素 (89.2%) 具有令人满意的多功能催化活性。
研究总结
本综述全面梳理了当前阶段ZIF膜的制备方法及其在水体污染物去除中的应用。针对ZIF膜存在的挑战和不足，未来的研究将继续致力于提高ZIF膜的性能和适用性。可以通过引入新的官能团、调节孔径大小或改变膜的表面性质等方式，对ZIF膜进行改性或衍生，从而赋予其更加优异的性能，实现污染物绿色且可持续的有效去除。这一方式将为解决当前严峻的水污染问题提供新的思路和方法。
原文出自 Nanomaterials 期刊：https://www.mdpi.com/3166886
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/nanomaterials
Nanomaterials 期刊介绍
主编：Eugenia Valsami-Jones, University of Birmingham, UK
期刊主题涵盖纳米材料 (纳米粒子、薄膜、涂层、有机/无机纳米复合材料、量子点、石墨烯、碳纳米管等)、纳米技术 (合成、表征、模拟等) 以及纳米材料在各个领域的应用 (生物医药、能源、环境、电子信息等) 等。
2024 Impact Factor：4.3
2024 CiteScore：9.2
Time to First Decision：15.4 Days
Accepatnce to Publication：1.9 Days
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