超高的CO2吸附和可控制的C2H2CO2分离,由柱层金属有机框架中的中间层堆叠调节
Yan-Ying Liu1, Peng Zhang1, Wen-Yu Yuan1
1Key Laboratory of Applied Surface and Colloid Chemistry (Ministry of Education), School of Chemistry & Chemical Engineering, Shaanxi Normal University, Xi'an, Shaanxi 710062, China.
ACS applied materials & interfaces
|June 20, 2024
概括
研究人员设计了柱层金属有机框架 (PLMOF),可调节的中间层堆叠,以增强二氧化碳捕获和乙/二氧化碳分离. 这些新型材料表现出优越的气体吸附和选择性分离能力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学 化学 化学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 柱层金属有机框架 (PLMOF) 为气体吸附应用提供了高可设计性.
- 高效的二氧化碳捕获和选择性地从二氧化碳中分离二氧化碳是关键的工业挑战.
研究的目的:
- 为了合成和表征新的3D PLMOFs,使用多种层间堆叠.
- 调查层间堆叠对二氧化碳储存能力和C2H2/CO2分离性能的影响.
- 探索这些PLMOF在高纯度乙烯生产中的潜力.
主要方法:
- 3D PLMOFs (PLMOF 1,2,3) 通过链接器修饰 (pyrazine) 和溶热条件的合成.
- 在273K和1bar的气体吸附度测量以确定CO2和C2H2吸收.
- 对于C2H2/CO2分离的动态突破实验.
- 气相蒙特卡洛 (GCMC) 模拟以了解吸附机制.
主要成果:
- PLMOFs 1-3的二氧化碳吸附能力在173.0至203.5cm3g-1之间,超过了许多MOF吸附剂.
- 实现了可调节的C2H2/CO2分离,PLMOF有效地从C2H2/CO2混合物中去除微量CO2.
- 高纯度乙烯 (99.9%) 在单个步骤中生产,C2H2生产率高达3.30 mmol g-1.1.
- GCMC模拟显示,超微孔内的二氧化碳聚合决定了吸附和分离性能.
结论:
- 在PLMOF中合理操纵层间堆叠使得高CO2储存和选择性C2H2/CO2分离成为可能.
- 开发的PLMOF为高效的乙烯净化和二氧化碳捕获提供了一个有希望的解决方案.
- 该研究强调了孔隙结构工程在设计用于气体分离的先进MOF材料中的重要性.
