Poiché il radionuclide 235U(VI) viene inevitabilmente rilasciato nell'ambiente naturale, la sua potenziale tossicità e irreversibilità ne hanno fatto un grave problema di inquinamento nella produzione di energia nucleare. Uno studio recente ha rivelato che un nanomateriale metallo-organico (MOF-5) simile a un bastoncino è stato utilizzato come adsorbente ad alta efficienza per l'assorbimento di U(VI), indicando che MOF-5 può essere utilizzato per la rimozione rapida ed efficiente dei radionuclidi.

La carta, segnalato in Bollettino Scientifico , è intitolato "Sintesi di un nuovo nanomateriale metallo-organico simile a un bastoncino (MOF-5) per la rimozione efficiente di U(VI):esperimenti batch e studio spettroscopico". Gli autori hanno sintetizzato un nanomateriale a struttura metallo-organica (MOF-5) simile a un bastoncino tramite metodo solvotermico, e lo usò per un efficace assorbimento di U(VI) in una soluzione acquosa. I risultati sperimentali batch hanno mostrato che il meccanismo di interazione dominante era la complessazione della superficie della sfera interna e l'interazione elettrostatica. La capacità di assorbimento massima di U(VI) su MOF-5 era di 237,0 mg/g a pH =5,0 e T =298 K, e l'equilibrio di assorbimento è stato raggiunto entro cinque minuti. I parametri termodinamici indicavano che la rimozione di U(VI) su MOF-5 era un processo spontaneo ed endotermico. Inoltre, le analisi FT-IR e XPS implicavano che l'elevata capacità di assorbimento di U(VI) su MOF-5 fosse principalmente dovuta ai suoi abbondanti gruppi funzionali contenenti ossigeno (cioè, C-O e C=O).

Le strutture metallo-organiche (MOF) sono una classe di materiali porosi cristallini costituiti da nodi metallici (cioè, ioni metallici o cluster) e linker organici collegati tramite legami di coordinazione. I MOF sono tra i materiali più studiati del 21° secolo, per la loro personalizzazione strutturale, porosità controllata, ed elevata cristallinità. Gli ioni metallici ampiamente utilizzati per la costruzione di MOF includono Fe(III), Cu(II), Ca(II), Al(III), mg(II), Zn(II), Cd(II), Co(II), Zr(IV), Ln(III), e Ti(III), che può adottare diverse geometrie di coordinazione, come il bipiramidale trigonale, piramidale, quadrato, tetraedrico e ottaedrico. Le strategie per la preparazione di MOF possono essere suddivise in due categorie:(I) sintesi diretta non acquosa o acquosa e (II) sintesi mista non acquosa o acquosa. I metodi di sintesi ampiamente utilizzati includono il solvotermico, idrotermale, meccano-chimico, crescita strato per strato, ultrasonico, elettrochimico, sintesi a microonde e ad alto rendimento.

Dalla scoperta dei MOF nel 1995, sono stati applicati nei campi dell'assorbimento, stoccaggio del gas, separazione, catalisi, sensoriale e biomedicina. Recentemente, molti tipi di materiali a base di MOF (ad esempio SCU-100 e UiO-66-AO) sono stati sintetizzati con successo e hanno mostrato una rapida rimozione dell'U(VI) (entro 10 min) rispetto ad altri contaminanti. Fino ad ora, circa 20 materiali MOF sono stati applicati per sequestrare U(VI). Però, pochi articoli hanno affrontato lo studio del materiale MOF-5 per la rimozione di U(VI), soprattutto il meccanismo di interazione.

In questo studio, un metodo solvotermico è stato utilizzato con successo per sintetizzare un campione MOF-5 e per rimuovere l'U(VI) dalle acque reflue radioattive. Le morfologie e le microstrutture di MOF-5 sono state caratterizzate da SEM, TEM, FT-IR, XRD e XPS. Gli esperimenti batch sono stati eseguiti in funzione del tempo di contatto, concentrazione di U(VI), temperatura, pH e forza ionica. Per di più, il meccanismo di interazione tra U(VI) e MOF-5 è stato valutato dai risultati sperimentali e dalla caratterizzazione spettroscopica. Questo documento ha evidenziato l'applicazione di MOF-5 come candidato superiore per l'arricchimento U(VI), che ha fornito un nuovo materiale per rimuovere i radionuclidi dalle soluzioni acquose e alleviare la pressione dell'inquinamento ambientale.