近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所孔令涛研究员团队，在基于金属有机框架（MOFs）材料的水中氟离子去除研究中取得重要进展。研究人员分别通过界面水调控晶面工程和双金属簇-配体协同功能化策略，在氟离子高效吸附机制探究与荧光可视化去除技术研发方面实现突破，为水中氟离子污染治理提供了新思路与技术支撑。相关成果分别以“Facet-specific adsorption of fluoride on (100) and (101) surfaces of MIL-88 A(Fe) regulated by interfacial H2O”和“Dual-functional La/Fe-MOFs-NH₂ for real-time visual removal of fluoride in dynamic environments”为题发表于Separation and Purification Technology (Sep. Purif. Technol. 2026, 358, 136481) 和Chemical Engineering Journal (Chem. Eng. J. 2026, 158, 172243) 期刊上。

氟离子作为常见水体污染物，适量存在有益人体健康，但超出安全阈值 (大于1 mg/L) 后会诱发氟斑牙、氟骨症等疾病，严重威胁人体健康与生态系统安全，而当前除氟技术普遍存在效率低以及去除与检测分离等问题，难以满足实际治理需求。MOFs凭借其比表面积大、孔隙率高、孔径可调，以及独特光学性能等优势，成为了水中氟污染物检测与去除的理想候选材料。

针对除氟效率提升的难题，研究人员聚焦MOFs材料晶面调控前沿领域，提出界面水调控晶面生长策略，成功制备出三种不同晶面比例的MIL-88(Fe)材料。通过增加 (100) 晶面暴露比例，材料除氟性能显著提升，进一步结合表征技术与理论计算，揭示了氟离子在 (100) 和 (101) 晶面的特异性吸附分子机制， (100) 晶面Fe吸附位点配位缺陷增加了表面羟基数量，进而大幅提升材料的亲氟性能。此外，针对“去除与检测分离”的不足，研究人员进一步研发了氟离子检测与去除一体化技术，提出双金属簇-配体协同功能化策略，成功构建La1/Fe2-MOF-NH2多功能材料。通过镧/铁异金属组分协同增效，同步提升了材料的吸附容量与荧光响应性能，测试显示该材料对氟离子最大吸附容量达108.34 mg/g，荧光检测范围覆盖0~1.52 mg/L，并基于此开发了可视化去除装置，成功实现水中氟离子的实时可视化高效去除。

该系列研究不仅深化了MOFs材料晶面工程与功能化修饰在水体污染物去除领域的基础认知，更突破了传统除氟技术效率低、检测与去除分离的核心瓶颈，有力推动了MOFs基材料从基础研究向实际水体污染治理工程应用的转化进程，为水中氟离子污染高效治理提供了全新思路与技术支撑。

两项成果的第一作者分别为固体所硕士研究生孙睿和博士研究生魏健，孔令涛研究员、何军勇副研究员为共同通讯作者。以上研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省科技创新攻坚计划及安徽省自然科学基金等项目的支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.136481

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.172243

图1. 界面水调控MIL-88 A(Fe) (100) 和 (101) 晶面的氟化物晶面特异性吸附。

图2. La₁/Fe₂-MOFs-NH₂对氟离子的可视化去除。