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背景介绍
图文解析
要点:通过异烟酸与三聚铁(III)氧乙酸团簇在DMF中120°C下溶剂热反应48小时,通过改变起始材料和初始浓度的比例来选择性地针对所需的MOF。
要点:结构分析表明,这两种材料都含有三聚氧乙酸铁基和异烟酸基(图2)。每个铁都与4个双齿羧酸基八面体配位,在赤道位置桥接铁中心,铁的额外配位由INA配体通过吡啶基或水分子完成。
要点:MUV-26α(DMF)仅由一种类型的簇形成,其中所有铁中心的顶端位置都与吡啶基团相配位,每个簇上共有9个连接体(6个通过羧酸基,3个通过吡啶基),所得到的扩展框架是2D的,吡啶分子指向层间空间。MUV-26α (DMF)具有平行于b轴的1D通道,并由吡啶基分隔,从而使该孔隙非常亲水。
要点:在6 bar和283 K下,CO2容量最大值为2.8 mmol g−1 (MUV-26α)和2.0 mmol g−1 (MUV-26β)。重要的是,材料在室温压力变化时获得完全再生,从而降低了工业应用的再生成本。
要点:为了评估动态穿透条件下的分离性能,将CO2稀释成不同浓度,保持总流速恒定,最终压强为1 bar。在混合气中加入氦气作为系统示踪剂,评估氮气的可能吸附。如图5所示,CO2的穿透时间明显大于He和N2的穿透时间,这证明了CO2的选择性吸附。在动态条件下,MUV-26α的CO2吸附容量略高,在入口成分为CO2: N2(50:50)、298K时,其吸附容量可达18.4 mL g−1(0.82 mol kg−1)。值得注意的是,单气体等温线在1bar和298 K条件下的CO2吸附容量约为1.44 mol kg−1,说明了动态吸附能力和静态吸附能力之间的差异,并强调了在非平衡动态条件下评估材料吸附能力的必要性。对于这两种材料,二氧化碳的吸附容量随其浓度的增加而增加。
要点:为了深入了解热力学(低温有利于放热过程)和动力学(扩散效应随温度升高而改善)在气体分离性能中的(主导)作用,在不同温度下进行了研究。以稀释20%的CO2研究了三种不同的温度(283、298和323 K) (见图6),这更能代表工业CO2气流浓度,然后根据在穿透曲线中获得的不同吸附气体量来计算动态选择性值(α)。
要点:在所有研究条件下,这两种材料的计算选择性几乎为无限,因为即使在最稀释的条件下也没有N2被吸附。据我们所知,在所有研究条件下,没有报道多孔材料具有如此高的CO2选择性,因为典型的超微孔MOFs在高温下表现出降低的选择性,这是气体混合物扩散改善的结果(见表1)。
要点:评估了MUV-26α在10个吸附-解吸气体分离循环(20% CO2, 298 K)中的稳定性,证明了该材料在室温和1bar下完全再生的可重用性。
总结与展望
作者:韩颜 指导:张袁斌
DOI: 10.1039/d2ta08934c