尽管已经将大量多孔吸附剂用于捕集NH3,但这些材料往往表现出较差的NH3吸附性能,在ppm水平上对NH3的亲和力较低,并且在潮湿的NH3条件下的化学稳定性极差。
近日,韩国高丽大学Chang Seop Hong报道了一种晶态微孔MOF,M2(dobpdc)配合物(M=Mg2+,Mn2+,Co2+,Ni2+和Zn2+;dobpdc4-=4,4-二氧联苯-3,3-二羧酸盐)的优异NH3捕集性能。
文章要点
1)研究人员使用DMF:乙醇=1:1(v:v)的混合溶剂,利用微波辅助二价金属卤化物盐与H4dobpdc反应,得到M2(dobpdc)。利用粉末X射线衍射(PXRD)、红外光谱(IR)、热重分析(TGA)和扫描电镜等表征技术,证实了M2(dobpdc)具有Zn2(dobpdc)的等晶结构。M2(dobpdc)配合物具有一维六角形通道,根据金属阳离子的不同,其孔径在18-22 Å范围内。
2)实验结果显示,在298 K时,1 bar 和570 ppm 下,M2(dobpdc)对NH3的吸收率分别为23.9 mmol g-1和8.25 mmol g-1,在现有的众多多孔吸附剂中,这两种吸附剂具有最高的吸氨量。
3)NH3程序升温脱附曲线表明,Lewis酸开放金属中心与NH3的相互作用强度为Ni>Mg>Co>Mn。同时,Mg2(dobpdc)在湿NH3中的结构稳定性优于其他M2(dobpdc)和所测试的骨架。通过van der Waals-修正密度泛函理论计算,这种优异的结构稳定性与MgO6配位的稳定性比Mg(NH3)6配位高有关。
研究结果表明Mg2(dobpdc))是一种可回收的化合物,具有显著的NH3亲和力和容量,有望用于实际NH3捕集应用。
Dae Won Kim, et al, High Ammonia Uptake of a Metal-Organic Framework Adsorbent in a Wide Pressure Range, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI:10.1002/anie.202012552
https://doi.org/10.1002/anie.202012552