Выяснение роли металлов в адсорбции и фотодеградации гербицидов металлоорганическими каркасами

В работе охарактеризованы и исследованы четыре металлоорганических каркаса (MOF), а именно Sc-TBAPy, Al-TBAPy, Y-TBAPy и Fe-TBAPy (TBAPy: 1,3,6,8-тетракис(p-бензойной кислотой)пирен), на предмет их способности удалять глифосат (GP) из воды. Среди этих материалов Sc-TBAPy продемонстрировал наилучшие характеристики как при адсорбции, так и при разложении GP. При облучении светом в течение 5 мин Sc-TBAPy полностью разлагал 100% GP в водном растворе с концентрацией 1,5 мМ. Фемтосекундная спектроскопия переходного поглощения показала, что Sc-TBAPy обладает более выраженным характером переноса заряда по сравнению с другими MOF, а также подавляет образование эмиссионных эксимеров, способных препятствовать фотокатализу. Этот вывод был дополнительно подтверждён экспериментами по полуреакции выделения водорода (HER), продемонстрировавшими более высокую каталитическую активность Sc-TBAPy в расщеплении воды. Помимо более быстрой адсорбции и эффективной фотодеградации GP, Sc-TBAPy реализует также селективный путь окисления GP, предотвращая образование токсичной аминометилфосфоновой кислоты, наблюдавшееся для других MOF M3+-TBAPy. Для изучения селективности, наблюдаемой для Sc-TBAPy, применяли электронный парамагнитный резонанс, условия с пониженным содержанием кислорода и замену растворителя на D2O, чтобы выяснить роль различных активных форм кислорода в фотодеградации GP. Полученные результаты свидетельствуют о том, что синглетный кислород (1O2) играет ключевую роль в селективном пути фотодеградации, реализуемом Sc-TBAPy.