金属有机骨架是由有机配体和金属核组成的配位网络。它们具有晶体结构,金属配合物是基本的构造单元。这些复合物聚集在一起,周期性地延伸形成MOF结构。MOF代表一系列具有超高表面积(通常大于1000 m)的高多孔材料。二克-1个)MOF的其他吸引人的特征是丰富的活性金属芯和独特的孔宽可调的多孔结构,适用于气体储存应用。
捕获二氧化碳已经演变成一个有趣的研究领域,主要是由于高水平温室气体排放引发的环境问题。一些MOF已经作为二氧化碳储存材料进行了探索,其储存能力超过了传统吸附剂的储存能力。(例如胺)。除了二氧化碳的吸收能力外,长时间运行期间的性能稳定性是MOF基吸收剂的另一个优点。然而,这方面的研究有限。现在是第一次,新加坡国立大学曾和赵领导的研究小组比较了两个具有代表性的财政部的业绩稳定性。HKUST-1和UIO-66(ZR)。两个MOF的单元单元如图A的插图所示。
上述两个MOF接受500个二氧化碳吸收和解吸循环(图a)。两个MOF的二氧化碳吸收量在特定循环数(图b)处测量而HKUST-1显示随着CY的增加,存储容量不断减少。CLE编号,UIO-66(ZR)的产能波动,但保持相对稳定。结果表明,在长期的工作周期中,HKUST-1比UIO-66(ZR)更脆弱、更不稳定。
然后,作者研究了与不同稳定性性能相关的机理。他们首先发现,香港科技大学一号的表面积减少了24%,至1270m。二克-1个稳定性试验后,而Uio-66(ZR)的相对完整。通过对超纯、干氢气进行控制实验,排除了水分引起的结构倒塌的可能原因。然后利用多频原子力显微镜对两种MOF晶体的弹性模量差异进行了分析,得出结论,这两种MOF晶体的弹性模量差异对确定相应的MOF耐久性起着重要作用。Uio-66(ZR)具有弹性模量(约28 gpa)远高于香港科技大学-1(约19 gpa)这意味着前者比后者更有弹性。UIO-66(ZR)的高弹性能有效缓冲二氧化碳吸收和解吸引起的体积变形。防止UIO-66(ZR)晶体结构失效。
图.(a)二氧化碳吸收-解吸试验一个循环的图示。插图显示了一个二氧化碳分子在相应的MOF中的位置。(b)HKUST-1和UIO-66(ZR)的二氧化碳吸收能力(蓝色)和表面积(黑色)的演变。
这项工作有望为研究其他MOF的结构稳定性提供一般性指导,以及与气体储存和分离相关的应用。
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金属有机框架对多循环CO的结构破坏抗力二吸附
胡志刚,孙瑶,曾开阳,还有赵丹
内政部:10.1039/C7CC04313A
作者简介:
刘天宇博士。化学专新利手机客户端业毕业于加州大学圣克鲁斯分校。他热衷于科学传播,向公众和具有不同研究专长的科学家介绍尖端研究。他是化学公社。和化学科学研究。博客网站。有关他的更多信息,请访问网址:liutianyuresearch.weebly.com/.