JACS:二胺修饰Mg2(dobpdc)的结构调控改善SO2气体稳定
纳米技术 纳米 2022-10-23

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在Mg2(dobpdc) MOF上添加二胺构建的金属有机框架材料是一种具有前景的CO2吸收材料,但是在少量SO2存在时Mg2(dobpdc)的稳定性仍未曾得到深入研究。

有鉴于此,加州大学伯克利分校Jeffrey R. Long等报道研究dmpn-Mg2(dobpdc)(dobpdc=2,2-二甲基-1,3-丙二胺)用于捕获CO2实验中对SO2的稳定性,Mg2(dobpdc)被认为是煤燃烧的烟道气潜在材料。

本文要点:

(1)

通过SO2穿透实验和CO2等压测试实验,发现吸附含有代表性CO2和SO­2气体的湿性拟烟道气体,CO2吸附容量保留量仍高达91 %,说明这种材料具有处理真实废气的应用前景。通过SO2循环实验,发现dmpn-Mg2(dobpdc)材料在含有SO2的情况中首次进行钝化处理,就实现了稳定的容量。

(2)

分别考察了多种不同的二胺修饰的Mg2(dobpdc)材料,发现双一级二胺比一级/二级二胺、一级/三级二胺修饰具有更好的性能。基于固态15N NMR表征、DFT计算模拟,发现在湿气体条件SO2与1°,2°、1°,3°二胺修饰的Mg2(dobpdc)形成结合在金属上的双硫化物物种,这种硫化物种与一级铵盐的电荷之间产生平衡,并且导致材料容易分解;当SO2与1°,1°二胺修饰的Mg2(dobpdc)反应时,生成二硫化物的铵盐,同时不降低金属-二胺化学键的稳定性。这种结构-性质之间的规律为改善材料的CO2捕获性能提供经验和进一步发展高性能CO2吸附MOF材料的机会。

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参考文献

Surya T. Parker, Alex Smith, Alexander C. Forse, Wei-Chih Liao, Florian Brown-Altvater, Rebecca L. Siegelman, Eugene J. Kim, Nicholas A. Zill, Wenjun Zhang, Jeffrey B. Neaton, Jeffrey A. Reimer, and Jeffrey R. Long*, Evaluation of the Stability of Diamine-Appended Mg2(dobpdc) Frameworks to Sulfur Dioxide, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c07567

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c07498


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