设计原则指导溶剂尺寸选择在基于ZIF的3型多孔液体中,以实现永久多孔性
Matthew J Hurlock1, Matthew S Christian2, Jessica M Rimsza2
1Nanoscale Sciences Department, Sandia National Laboratories, Albuquerque, New Mexico 87185, United States.
ACS materials Au
|March 18, 2024
概括
研究人员开发了新的多孔液体 (PLs),使用热性意达框架 (ZIFs) 进行高效的二氧化碳捕获. 他们确定了关键的溶剂排除原则,以确保ZIF孔仍然可用于气体吸附.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 多孔液体 (PLs) 对温室气体,特别是二氧化碳的捕获具有前景.
- 3型PLs使用金属有机框架 (MOF) 作为主机,提供可调的特性.
- 氧化伊米达框架 (ZIF) MOFs表现出孔径波动,阻碍了气体吸附的可用性.
研究的目的:
- 了解溶剂分子尺寸要求,以排除3型PL中的ZIF.
- 调查基于ZIF的PL中的溶剂孔可访问性,以优化二氧化碳捕获.
- 为未来基于ZIF的Type 3 PLs建立设计原则.
主要方法:
- 结合计算 (DFT) 和实验密度测量.
- 检查了ZIF-8和其他ZIF (ZIF-67, -69, -71) 的溶剂孔可达性.
- 在各种尺寸的溶剂中分析ZIF分散,以确定排除极限.
主要成果:
- 最低能量的溶剂-ZIF相互作用发生在孔隙口.
- ZIF-8吸附的溶剂分子高达2 Å大于它的晶体孔径.
- 鉴定了八种新的基于ZIF的Type 3 PL组合物,这些组合物是由孔径膨胀驱动的.
结论:
- 在基于ZIF的PL中,溶剂的排除由孔隙孔径扩张来决定.
- 连接体功能化会影响孔隙扩张和水排斥的程度.
- 制定了一项设计原则,以确保无溶剂的孔隙,以增强基于ZIF的Type 3 PLs中的气体吸附.
