Le radionucléide 235U(VI) étant inévitablement rejeté dans le milieu naturel, sa toxicité potentielle et son irréversibilité en ont fait un problème majeur de pollution dans la production d'énergie nucléaire. Une étude récente a révélé qu'un nanomatériau à structure métal-organique en forme de tige (MOF-5) était utilisé comme adsorbant à haute efficacité pour la sorption de l'U(VI), indiquant que le MOF-5 peut être utilisé pour une élimination rapide et efficace des radionucléides.

Le papier, signalé dans Bulletin scientifique , s'intitule « Synthèse d'un nouveau nanomatériau organo-métallique en forme de tige (MOF-5) pour une élimination efficace de l'U(VI) :expériences par lots et étude de spectroscopie ». Les auteurs ont synthétisé un nanomatériau à structure métal-organique en forme de tige (MOF-5) via une méthode solvothermique, et l'a utilisé pour une sorption efficace de U(VI) dans une solution aqueuse. Les résultats expérimentaux par lots ont montré que le mécanisme d'interaction dominant était la complexation de la surface de la sphère interne et l'interaction électrostatique. La capacité de sorption maximale de U(VI) sur MOF-5 était de 237,0 mg/g à pH =5,0 et T =298 K, et l'équilibre de sorption a été atteint en cinq minutes. Les paramètres thermodynamiques ont indiqué que l'élimination de U(VI) sur MOF-5 était un processus spontané et endothermique. En outre, les analyses FT-IR et XPS impliquaient que la capacité de sorption élevée de U(VI) sur MOF-5 était principalement due à ses abondants groupes fonctionnels contenant de l'oxygène (c'est-à-dire, C-O et C=O).

Les charpentes organométalliques (MOF) sont une classe de matériaux poreux cristallins constitués de nœuds métalliques (c'est-à-dire, des ions métalliques ou des clusters) et des lieurs organiques connectés via des liaisons de coordination. Les MOF sont parmi les matériaux les plus étudiés du 21e siècle, en raison de leur adaptabilité structurelle, porosité contrôlée, et une cristallinité élevée. Les ions métalliques largement utilisés pour la construction des MOF comprennent Fe (III), Cu(II), Ca(II), Al(III), Mg(II), Zn(II), Cd(II), Co(II), Zr(IV), Ln(III), et Ti(III), qui peut adopter diverses géométries de coordination, telles que bipyramidale trigonale, pyramidal, carré, tétraédrique et octaédrique. Les stratégies de préparation des MOF peuvent être divisées en deux catégories :(I) synthèse directe non aqueuse ou aqueuse et (II) synthèse mixte non aqueuse ou aqueuse. Les méthodes de synthèse largement utilisées comprennent la solvothermie, hydrothermale, mécano-chimique, croissance couche par couche, ultrasonique, électrochimique, micro-ondes et synthèse à haut débit.

Depuis la découverte des MOF en 1995, ils ont été appliqués dans les domaines de la sorption, stockage de gaz, séparation, catalyse, détection et biomédecine. Récemment, de nombreux types de matériaux à base de MOF (par exemple, SCU-100 et UiO-66-AO) ont été synthétisés avec succès et ont montré une élimination rapide de l'U (VI) (en 10 min) par rapport aux autres contaminants. Jusqu'à maintenant, environ 20 matériaux MOF ont été appliqués pour séquestrer U(VI). Cependant, peu d'articles ont abordé l'étude du matériau MOF-5 pour l'élimination de l'U(VI), surtout le mécanisme d'interaction.

Dans cette étude, une méthode solvothermique a été utilisée avec succès pour synthétiser un échantillon de MOF-5 et éliminer l'U(VI) des eaux usées radioactives. Les morphologies et microstructures de MOF-5 ont été caractérisées par SEM, TEM, FT-IR, XRD et XPS. Les expérimentations batch ont été réalisées en fonction du temps de contact, concentration en U(VI), Température, pH et force ionique. Par ailleurs, le mécanisme d'interaction entre U(VI) et MOF-5 a été évalué à partir des résultats expérimentaux et de la caractérisation spectroscopique. Cet article a mis en évidence l'application du MOF-5 en tant que candidat supérieur pour l'enrichissement en U(VI), qui a fourni un nouveau matériau pour éliminer les radionucléides des solutions aqueuses et atténuer la pression de pollution de l'environnement.