効率的なC2H2/CO2 記録されたC2H2貯蔵密度の超微孔金属有機フレームワークにおける分離
Wei Gong1,2, Hui Cui2, Yi Xie2
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Frontiers Science Center for Transformative Molecules and Stat Key Laboratory of Metal Matrix Composites, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|August 31, 2021
まとめ
新しい金属有機フレームワーク (MOF) は,アセチレン (C2H2) と二酸化炭素 (CO2) の効率的な分離を提供します. MOF-OHは記録的なC2H2貯蔵と高い選択性を示し,この困難な分離のためのベンチマークを上回ります.
科学分野:
- 材料科学
- 化学工学
- 分離科学
背景:
- アセチレン (C2H2) を二酸化炭素 (CO2) から物理的に分離することは極めて重要ですが,物理的性質が類似しているため困難です.
- 既存の方法は,金属-有機フレームワーク (MOF) の有機成分の網状操作の探索を少なくして,しばしばオープンな金属サイトに焦点を当てています.
研究 の 目的:
- 効率的なC2H2吸収とC2H2/CO2分離のための新しい超微孔性キラルMOFを開発する.
- ガス分離のためのMOF性能に対する網状合成の影響を調査する.
主な方法:
- アミノおよびヒドロキシ機能を組み込むことにより,同構造の超微孔性キラルMOF,MOF-NH2およびMOF-OHの網状合成.
- 理想的吸収溶液理論 (IAST) を用いてC2H2吸収とC2H2/CO2選択性を測定する.
- 多循環突破実験と密度関数理論 (DFT) の計算により,分離効率を検証し,吸収メカニズムを理解する.
主要な成果:
- MOF-OHは,環境条件下で0.81gmL-1の記録的なC2H2貯蔵密度を達成しました.
- MOF-OHは,C2H2/CO2に対するIASTの選択性を示し,MOF-NH2のほぼ2倍であった.
- 両方のMOFはC2H2 (16. 7 - 17. 5 kJ mol - 1) の著しく低い吸着エンタピーを示し,効率的な硬質C2H2吸着剤で最も低い.
- MOF-OHは,優れた水熱安定性 (沸騰する水に1週間生き残る) とスケーラビリティを示した.
結論:
- MOFの有機成分を網状に操作することは,C2H2/CO2分離を強化するための実行可能な戦略です.
- MOF-OHは,高い性能,安定性,スケーラビリティにより,産業用アセチレン捕獲と分離のための有望な材料です.
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