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有機(jī)框架(MOF)材料研發(fā) 可用于六氟化硫的捕獲
2022年06月24日 11:42:19
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4842
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，可用于六氟化硫的捕獲。他們的研究表明，具有一維納米孔道且孔尺寸與SF6分子動力學(xué)直徑相近的MOF材料具有良好的六氟化硫捕獲效果。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】六氟化硫，是一種無機(jī)化合物，化學(xué)式為SF6。SF6是強(qiáng)電負(fù)性氣體，它的分子極易吸附自由電子而形成質(zhì)量大的負(fù)離子，削弱氣體中碰撞電離過程，因此其電氣絕緣強(qiáng)度很高，在均勻電場中約為空氣絕緣強(qiáng)度的2.5倍。因此，SF6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。但是，目前各行業(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。
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，可用于六氟化硫的捕獲。他們的研究表明，具有一維納米孔道且孔尺寸與SF6分子動力學(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的分子大小(0.52 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。經(jīng)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。
據(jù)介紹，該研究團(tuán)隊(duì)的動態(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。
相關(guān)論文Pore-Structure Control in Metal–Organic Frameworks (MOFs) for Capture of the Greenhouse Gas SF6 with Record Separation于近日發(fā)布在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)，并被選為熱點(diǎn)論文(Hot paper)。
參考來源：中國科學(xué)報
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