Programmed fluorine binding engineering in anion-pillared metal-organic framework for record trace acetylene capture from ethylene

选择性 吸附剂 吸附 吸附 乙炔 乙烯 化学 材料科学 无机化学 有机化学 催化作用
作者
Xiao‐Wen Gu,Enyu Wu,Jia‐Xin Wang,Hui‐Min Wen,Banglin Chen,Bin Li,Guodong Qian
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:9 (31) 被引量:46
标识
DOI:10.1126/sciadv.adh0135
摘要

Porous physisorbents are attractive candidates for selective capture of trace gas or volatile compounds due to their low energy footprints. However, many physisorbents suffer from insufficient sorbate-sorbent interactions, resulting in low uptake or inadequate selectivity when gases are present at trace levels. Here, we report a strategy of programmed fluorine binding engineering in anion-pillared metal-organic frameworks to maximize C 2 H 2 binding affinity for benchmark trace C 2 H 2 capture from C 2 H 4 . A robust material (ZJU-300a) was elaborately designed to provide multiple-site fluorine binding model, resulting in an ultrastrong C 2 H 2 binding affinity. ZJU-300a exhibits a record-high C 2 H 2 uptake of 3.23 millimoles per gram (at 0.01 bar and 296 kelvin) and one of the highest C 2 H 2 /C 2 H 4 selectivity (1672). The adsorption binding of C 2 H 2 and C 2 H 4 was visualized by gas-loaded ZJU-300a structures. The separation capacity was confirmed by breakthrough experiments for 1/99 C 2 H 2 /C 2 H 4 mixtures, affording the maximal dynamic selectivity (264) and C 2 H 4 productivity of 436.7 millimoles per gram.
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