Nickel‐Based Metal–Organic Frameworks for Coal‐Bed Methane Purification with Record CH4/N2 Selectivity

甲烷 吸附 选择性 金属有机骨架 化学 金属 气体分离 分子间力 苯甲酸 化学工程 无机化学 分子 材料科学 物理化学 有机化学 催化作用 冶金 工程类 生物化学
作者
Shao‐Min Wang,Mohana Shivanna,Qing‐Yuan Yang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (15) 被引量:47
标识
DOI:10.1002/anie.202201017
摘要

The enrichment and purification of coal-bed methane provides a source of energy and helps offset global warming. In this work, we demonstrate a strategy involving the regulation of the pore size and pore chemistry to promote the separation of CH4 /N2 mixtures in four nickel-based coordination networks, named Ni(ina)2 , Ni(3-ain)2 , Ni(2-ain)2 , and Ni(pba)2 , (where ina=isonicotinic acid, 3-ain=3-aminoisonicotinic acid, 2-ain=2-aminoisonicotinic acid, and pba=4-(4-pyridyl)benzoic acid). Among them, Ni(ina)2 and Ni(3-ain)2 can effectively separate CH4 from N2 with top-performing performance because of the suitable pore size (≈0.6 and 0.5 nm) and pore environment. Explicitly, Ni(ina)2 exhibits the highest ever reported CH4 /N2 selectivity of 15.8 and excellent CH4 uptake (40.8 cm3 g-1 ) at ambient conditions, thus setting new benchmarks for all reported MOFs and traditional adsorbents. The exceptional CH4 /N2 separation performance of Ni(ina)2 is confirmed by dynamic breakthrough experiments. Under different CH4 /N2 ratios, Ni(ina)2 selectively extracts methane from the gaseous blend and produces a high purity of CH4 (99 %). Theoretical calculations and CH4 -loading single-crystal structure analysis provide critical insight into the adsorption/separation mechanism. Ni(ina)2 and Ni(3-ain)2 can form rich intermolecular interactions with methane, indicating a strong adsorption affinity between pore walls and CH4 molecules. Importantly, Ni(ina)2 has good thermal and moisture stability and can easily be scaled up at a low cost ($25 per kilogram), which will be valuable for potential industrial applications. Overall, this work provides a powerful approach for the selective adsorption of CH4 from coal-bed methane.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
紫罗兰花海完成签到 ,获得积分10
1秒前
琪琪完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
爆米花应助高兴藏花采纳,获得10
2秒前
orixero应助Rrr采纳,获得10
2秒前
3秒前
张今天也要做科研呀完成签到,获得积分10
3秒前
humorlife完成签到,获得积分10
3秒前
打打应助给我找采纳,获得10
4秒前
酷波er应助谦让的含海采纳,获得10
4秒前
4秒前
shrike发布了新的文献求助10
4秒前
心灵美半邪完成签到 ,获得积分10
6秒前
wanci应助星晴遇见花海采纳,获得10
6秒前
6秒前
MILL完成签到,获得积分20
6秒前
卡卡发布了新的文献求助10
6秒前
今后应助九城采纳,获得10
7秒前
7秒前
我是125应助凶狠的乐巧采纳,获得10
7秒前
7秒前
开心的火龙果完成签到,获得积分10
8秒前
科研通AI2S应助长夜变清早采纳,获得10
8秒前
su发布了新的文献求助10
8秒前
明理的访风完成签到,获得积分10
8秒前
小马哥完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
jy发布了新的文献求助10
10秒前
西柚完成签到,获得积分0
10秒前
10秒前
大脸妹发布了新的文献求助10
10秒前
Holleay123完成签到,获得积分10
10秒前
完美世界应助看看采纳,获得10
10秒前
靓丽的摩托关注了科研通微信公众号
12秒前
13秒前
22鱼完成签到,获得积分10
14秒前
aafrr完成签到 ,获得积分10
14秒前
芝士的酒完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
九城完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527884
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108006
关于积分的说明 9287444
捐赠科研通 2805757
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540033
邀请新用户注册赠送积分活动 716904
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709794