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Angew. Chem. Int. Ed. 西安交大楊慶遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)在電子氣體分離研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

來源:西安交通大學(xué)      2022-06-24
導(dǎo)讀: 西安交大楊慶遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)在電子氣體分離研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,相關(guān)成果以《金屬-有機(jī)框架(MOFs)的孔結(jié)構(gòu)調(diào)控用于捕獲溫室氣體SF6并具有創(chuàng)記錄的分離比》(Pore-Structure Control in Metal–Organic Frameworks (MOFs) for Capture of the Greenhouse Gas SF6with Record Separation)為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)上,并被選為熱點(diǎn)論文(Hot paper)。該研究工作由西安交通大學(xué)化工學(xué)院楊慶遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)完成,化工學(xué)院為唯一完成單位,博士研究生王少敏為該文章第一作者,楊慶遠(yuǎn)教授為通訊作者。

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六氟化硫(SF6)作為一種電子氣體,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和電絕緣性,在半導(dǎo)體、電力設(shè)備、航空航天、金屬加工、醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但六氟化硫也是《聯(lián)合國氣候變化框架公約》中重點(diǎn)控制的溫室氣體之一,它的溫室效應(yīng)是二氧化碳的22800倍,《京都議定書》將其列為六大溫室氣體之一。各行業(yè)中使用的六氟化硫僅有一小部分被回收利用,大部分被直接排放到空氣中,因此六氟化硫氣體的高效回收與減弱其直接排放所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)具有重要的實(shí)際意義。

針對上述問題,西安交通大學(xué)化工學(xué)院楊慶遠(yuǎn)教授課題組開發(fā)了系列具有不同孔結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)框架(MOF)材料,用于六氟化硫的捕獲。研究表明,具有一維納米孔道且孔尺寸與SF6分子動(dòng)力學(xué)直徑相近的MOF材料具有良好的六氟化硫捕獲效果。MOF材料Ni(ina)2的孔徑為0.6 nm,和SF6的分子大?。?.52 nm)非常匹配,因此該材料表現(xiàn)出優(yōu)良的六氟化硫捕獲效果,Ni(ina)2在298K(0.1 bar)下的SF6吸附量為2.39 mmol/g,其SF6/N2分離比高達(dá)375。理論模擬計(jì)算和單晶結(jié)構(gòu)解析表明Ni(ina)2框架和六氟化硫分子之間存在較強(qiáng)的作用力,可以從低濃度SF6-N2混合氣中選擇性地捕獲六氟化硫分子。動(dòng)態(tài)突破實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步表明Ni(ina)2具有良好的SF6/N2實(shí)際分離效果,該工作為工業(yè)上含氟電子氣體的捕獲提供了思路。

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202207066

課題組主頁:http://gr.xjtu.edu.cn/web/qingyuan.yang

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