一種用於高效C2H2/CO2分離的MOF基超強乙炔納米阱

2021-01-10 科學網

一種用於高效C2H2/CO2分離的MOF基超強乙炔納米阱

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/9 22:01:27

美國北德克薩斯州大學Shengqian Ma團隊開發了一種用於高效C2H2/CO2分離的MOF基超強乙炔納米阱。 相關研究成果於2021年1月06日發表在《德國應用化學》。

在過去的幾十年中，具有開放金屬位點的多孔材料被廣泛地研究用於分離各種氣體混合物。然而，與多個結合位點相比，目前的開放金屬位點在分離物理特性非常相似的C2H2/CO2等具有挑戰性的混合氣體方面表現出一定的局限性。

該文中，研究人員開發了一種基於多重結合作用的新型超強C2H2「納米陷阱」，以有效捕獲C2H2分子並分離C2H2/CO2混合物。超強乙炔納米阱顯示出C2H 2的基準Qst為79.1kJ mol-1，在1×10-2 bar處的純C2H2吸附量達到創紀錄的2.54 mmol g-1，具有最高的C2H2/CO2的選擇性（53.6），因而成為捕獲C2H2和分離C2H2/CO2的新基準材料。原位單晶X射線衍射研究顯示了MOF基納米陷阱中C2H2分子的位置，該研究還確定了與C2H2強相互作用的多個結合位點。

該研究工作不僅提供了一種創紀錄的C2H2吸附劑，而且提出了一種基於協同效應構建高效分離材料的新途徑。

附：英文原文

Title: A MOF‐based Ultra‐Strong Acetylene Nano‐trap for Highly Efficient C2H2/CO2 Separation

Author: Zheng Niu, Xili Cui, Tony Pham, Gaurav Verma, Pui Ching Lan, Chuan Shan, Huabin Xing, Katherine A. Forrest, Shanelle Suepaul, Brian Space, Ayman Nafady, Abdullah M. Al-Enizi, Shengqian Ma

Issue&Volume: 06 January 2021

Abstract: Porous materials with open metal sites have been extensively investigated to separate various gas mixtures in the last decades. However, compared with the multiple binding sites, the current open metal sites show the limitation in the separation of some challenging gas mixtures, such as C  2  H  2  /CO  2  , which have very similar physical properties. Herein, we propose a new type of ultra‐strong C  2  H  2  nano‐trap based on multiple binding interactions to efficiently capture C  2  H  2  molecules and separate C  2  H  2  /CO  2  mixture. The ultra‐strong acetylene nano‐trap shows a benchmark  Q  st  of 79.1 kJ mol  ‐1  for C  2  H  2  , a record high pure C  2  H  2  uptake of 2.54 mmol g  ‐1  at 1×10  ‐2  bar, and the highest C  2  H  2  /CO  2  selectivity (53.6), making it as a new benchmark material for the capture of C  2  H  2  and the separation of C  2  H  2  /CO  2  . The locations of C  2  H  2  molecules within the MOF‐based nanotrap have been visualized by the in‐situ single‐crystal X‐ray diffraction studies, which also identify the multiple binding sites accountable for the strong interactions with C  2  H  2  . Our work not only provides a record C  2  H  2  adsorbent but also suggests a new approach to construct efficient separation materials based on synergistic effect.

DOI: 10.1002/anie.202016225

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202016225

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