クリプトンよりもクセノンの高い afinity と選択性を実証
Liangying Li1,2, Lidong Guo1, Zhiguo Zhang1,3
1Key Laboratory of Biomass Chemical Engineering of Ministry of Education, College of Chemical and Biological Engineering , Zhejiang University , Hangzhou 310027 , People's Republic of China.
Journal of the American Chemical Society
|May 16, 2019
まとめ
新しい金属有機フレームワーク (MOF) は,クセノン (Xe) をクリプトン (Kr) から分離するための例外的な選択性を示しています. この高度な吸着剤は,エネルギー効率の高いガス分離プロセスに不可欠な高いXE吸収と選択性を提供します.
科学分野:
- 材料科学
- 化学工学
- 吸収科学
背景:
- クセノン (Xe) とクリプトン (Kr) の効率的な分離は,工業用途において極めて重要です.
- Xe/Kr分離のための高度に選択的な吸着剤の開発は,依然として大きな課題です.
- アドソープティブ分離は従来の方法のエネルギー効率の良い代替手段です.
研究 の 目的:
- 高度に選択的なXE/Kr分離のための新しい金属有機フレームワーク (MOF) を開発する.
- MOFの吸収特性と分離性能を調査する.
- 強化された Xe/Kr 選択性の背後にあるメカニズムを解明する.
主な方法:
- 硬質の正方形の金属有機フレームワーク (MOF) の合成
- 毛穴の大きさと表面化学 (極性ヒドロキシル群) の特徴
- ガス吸附イソテルム,画期的な実験,密度関数理論 (DFT) の計算.
主要な成果:
- MOFは4.1 Å × 4.3 Åの毛穴サイズで,XEの差別化に最適です.
- 記録的な Xe/Kr 選択性 (60.6) と Xe 吸収量 (58.4 cm3/cm3) は,0.2 bar の環境温度で達成されました.
- 最も高いXEヘンリー係数 (192.1 mmol/g/bar) とXE/Krヘンリー選択性 (54.1).
- DFTの計算は,最適な毛穴サイズと極面による強いXEフレームワークの相互作用を確認した.
結論:
- スクワレートベースのMOFはXE/Kr分離の優れた性能を示しています.
- 毛穴の大きさと極性機能の間の相乗効果が 高い選択性を引き出しています
- このMOFは,貴重ガス分離のための吸収材料の重要な進歩を表しています.
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