クセノンの記録密度パッキングのためのアニオン機能性超微孔材料の孔化学と構造制御

科学分野:

• 材料科学
• 分離科学
• 化学工学

背景:

• クセノン (Xe) とクリプトン (Kr) の吸着分離は重要ですが,それらの類似した性質のために困難です.
• 既存の方法はXE/Kr分離の高効率と純度の達成に問題があります.

研究 の 目的:

• 強化されたXE/Kr分離のための新しい超微孔材料の設計と合成.
• 高度なXE吸収と選択性を達成するには,孔の化学構造と構造を正確に制御する必要があります.

主な方法:

• アニオン機能性超微孔材料 (FUM) のリンク器の合理的な設計.
• 新しい水溶性安定FUM,ZUL-530の合成
• 突破試験を含むガス吸着実験
• グランド・カノンカルロ (GCMC) と密度関数理論 (DFT-D) の計算.

主要な成果:

• ZUL-530はXEの密度が 液体XEの密度を超えている.
• 優れたXE吸収 (0. 2バーで2. 55mmolg−1) と高いIAST選択性 (20. 5) を達成した.
• 20:80のXe/Kr混合物からKr (6.70 mmol g−1) とXe (1.78 mmol g−1) の両方に高い生産性を示した.
• シミュレートされた核排気ガスにおけるトレースXEの最高級のXEダイナミック容量 (28.8 mmol kg−1) を示した.

結論:

• 設計されたFUM (ZUL-530) はステップチャネルと極性ナノトラップで効率的なXE/Kr分離を可能にします.
• ZUL-530は工業的なXE/Kr分離,特にXEの痕跡回収に非常に有望な候補である.
• 材料の水分解の安定性と性能は既存の基準を超えています.