Unprecedented Selectivity for Arsenic(III) in a Dimercaptosuccinic Acid‐Based Zr‐MOF: The Role of Dangling Ligands
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Abstract While zirconium‐metal–organic frameworks (Zr‐MOFs) show promise for arsenic remediation, their practical implementation faces critical challenges: poor capture of neutral arsenite (H 3 AsO 3 containing As(III)) and limited selectivity for arsenate (HAsO 4 2 − and H 2 AsO 4 − containing As(V)) species in the presence of competing ions. Here, we present a transformative solution using dimercaptosuccinic acid (DMSA) ligands to construct two topologically distinct Zr‐MOFs. The Zr‐DMSA framework with fcu topology demonstrates exceptional capture of both arsenic species, even in the presence of phosphates, which normally compete for adsorption sites. Through comprehensive structural analysis combining PDF analysis, XAS, and solid‐state NMR, we uncover the molecular basis for this superior performance. Comparative studies with analogous thiol‐free Zr‐MOFs reveal that DMSA's thiol groups enable strong covalent sulfur‐arsenic interactions. Moreover, DFT calculations and XAS analysis illuminate an unexpected mechanism: dangling or flexible DMSA ligands enhance As(III) chelation through rotational freedom that enables effective As‐S bond formation. The remarkable selectivity for arsenate over phosphate likely stems from arsenate's reduction potential, enabling its conversion to As(III) during thiol chelation. This work not only addresses a pressing environmental challenge but also establishes how particle size effects and/or structural disorder, rather than perfect crystallinity, may dramatically enhance MOF performance for selective guest capture.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Unprecedented Selectivity for Arsenic(III) in a Dimercaptosuccinic Acid‐Based Zr‐MOF: The Role of Dangling Ligands
- Date Crossref
- 28/09/2025
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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École Polytechnique Fédérale de Lausanne Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM) pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Swiss Paraplegic Research pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Northeastern University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Swiss‐Norwegian Beamlines ESRF Grenoble BP 220 France pays non établi dans la noticeInstitution
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Swiss-Norwegian Beamlines pays non établi dans la noticeInstitution
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College of Sciences Research Center for Analytical Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM) — École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Swiss Paraplegic Research et Northeastern University, avec 3 autres affiliations.
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