Το παρόν έργο περιλαμβάνει τη σύνθεση και το φυσικοχημικό χαρακτηρισμό μεταλλοργανικών πολυμερών (metal organic frameworks, MOFs) και σύνθετων υλικών βασιζόμενων σε μεταλλοοργανικά και οργανικά πολυμερή, με ικανότητα ρόφησης και ανίχνευσης κατιόντων βαρέων μετάλλων (όπως Hg2+, Pb2+, Cd2+, Cu2+, Ni2+) από υδατικά διαλύματα. Συγκεκριμένα, συντέθηκαν φθορίζοντα MOFs με πορώδεις δομές τα οποία φέρουν λειτουργικές ομάδες κατάλληλες για την επιλεκτική ρόφηση βαρέων μεταλλοϊόντων. Οι συγκεκριμένες ενώσεις αναμένεται να παρουσιάζουν τόσο ιδιότητες ρόφησης τοξικών ιόντων, όσο και φθορισμό που μεταβάλλεται παρουσία αυτών των ιόντων. Επίσης πραγματοποιήθηκαν εκτεταμένα πειράματα διαλείποντος έργου (batch) για τη ρόφηση κατιόντων βαρέων μετάλλων (όπως Hg2+, Pb2+, Cd2+) από τα σύνθετα υλικά, τα οποία περιλαμβάνουν τον προσδιορισμό των ισόθερμων και των κινητικών ρόφησης, μελέτες σε διαφορετικά pH, πειράματα παρουσία ανταγωνιστικών ιόντων, μελέτες αναγέννησης/επαναχρησιμοποίησης κλπ. Τα υλικά που παρουσιάσαν τα πλέον υποσχόμενα αποτελέσματα στις παραπάνω μελέτες μελετήθηκαν ως ροφητές σε στήλες σταθερής κλίνης, δείχνοντας ικανοποιητικά αποτελέσματα.
Συνολικά το παρόν έργο στοχεύει σε νέα υλικά τα οποία θα είναι εξίσου αποτελεσματικά τόσο για την ανίχνευση όσο και για την ρόφηση κατιόντων βαρέων μετάλλων. Τέτοια υλικά δεν έχουν ουσιαστικά αναφερθεί στη βιβλιογραφία και η ανακάλυψη τους αναμένεται να οδηγήσει σε μια καινούργια ερευνητική κατεύθυνση στους τομείς της Χημείας, της Περιβαλλοντικής Επιστήμης και της Επιστήμης Υλικών. Ο απώτερος στόχος αυτού του έργου είναι η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που θα συνεισφέρουν στην αποτελεσματική αντιμετώπιση του σημαντικού προβλήματος της ρύπανσης των υδάτινων πόρων από τοξικές και καρκινογόνες ουσίες.
Τα επιστημονικά οφέλη που θα προκύψουν από την εφαρμογή της παρούσας έρευνας θα είναι πολλαπλά. Συγκεκριμένα, το έργο σχετίζεται με την ανάπτυξη MOFs και σύνθετών υλικών που θα συνδυάζουν εξαιρετική ικανότητα ρόφησης κατιόντων βαρέων μετάλλων και έντονη φωταύγεια και θα είναι πολυλειτουργικά υλικά όντας το ίδιο αποτελεσματικά τόσο στην ανίχνευση, όσο και στην απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων από υδατικά διαλύματα. Αυτά αναμένεται να ξεπεράσουν τους περιορισμούς των ροφητών και αισθητήρων βασιζόμενων σε μεταλλο-οργανικά υλικά (όπως η δυσκολία να χρησιμοποιηθούν σε στήλες σταθερής κλίνης ή να ανιχνεύουν βαρέα μέταλλα σε πραγματικό χρόνο) και έτσι, θα είναι αρκετά ελκυστικά για πραγματικές εφαρμογές στους τομείς της ανάλυσης και επεξεργασίας υδατικών αποβλήτων, με αυξημένες πιθανότητες εμπορευματοποίησης τους στα επόμενα χρόνια.
