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福建师范大学张章静Angew.：一种微孔HOF用于高选择性吸附分离CO2！

发布日期：2023-09-22 来源：开云(中国)Kaiyun·官方网站仪器

研究内容

乙炔(C₂H₂)与二氧化碳(CO₂)的分离是一项非常重要但具有挑战性的任务，因为它们具有相似的分子尺寸和物理性质。对于多孔吸附剂而言，由于成本和能源效率，CO₂选择性多孔材料优于C₂H₂选择性多孔材料，但很少实现。

福建师范大学张章静探究了由简单的有机连接体2，4，6-三(1H-吡唑-4-基)吡啶(PYTPZ)构建了一种氢键有机骨架(HOFs)，可作为高CO₂选择性多孔材料。HOF-FJU-88是一种具有约7.6Å孔的二维HOF。活化的HOF-FJU-88可吸收大量的CO₂(59.6 cm³ g^-¹)。相关工作以“A Microporous Hydrogen Bonded Organic Framework for Highly Selective Separation of Carbon Dioxide over Acetylene”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1.作者首先使用简单的有机连接体成功地合成了一种新型的、具有约7.6Å孔的二维(2D)HOFs，HOF-FJU-88。HOF-FJU-88表现出比C₂H₂显著的CO₂吸附，是用于非常具有挑战性的CO₂/C₂H₂分离的HOF的第一个例子。

要点2. HOF-FJU-88可以吸收大量的CO₂(59.6 cm³ g^-¹)，因此在室温下使用固定床柱，可以在一步操作中轻松实现从C₂H₂/CO₂混合物生产高纯度C₂H₂。

要点3. DFT计算和原位漫反射红外光谱表明，HOF-FJU-88层内CO₂分子的优先结合涉及多种C-H∙∙∙O相互作用。

该研究表明，一些非常简单的有机连接体可以很容易地自组装成HOFs材料，用于极具挑战性的气体分离。与MOFs和COFs相比，HOFs具有简单再生和回收的优点。此外，该工作不仅将有助于追求用于气体分离的新型HOFs的广泛研究，而且将促进一些有用的HOFs在未来的实际应用中的实施。

研究图文

图1. HOF-FJU-88的晶体结构。

图2.（a）HOF-FJU-88在196K时的CO₂吸附等温线。（b）HOF-FJU-88在273和296K时CO₂和C₂H₂吸附等温线。

图3. 用填充有活化HOF-FJU-88的柱在296K和1 bar下的实验柱穿透曲线。

图4.（a）在2D氢键层中结合的CO₂分子及其与框架的相互作用。（b）框架孔中CO₂分子的视图，垂直于a轴观察。框架用灰色表示，孔隙表面用蓝色表示。

文章链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202311419

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