Achieving Sub‐ppm Sensitivity in SO2 Detection with a Chemically Stable Covalent Organic Framework

共价键 灵敏度(控制系统) 共价有机骨架 化学 环境化学 环境科学 有机化学 工程类 电子工程
作者
Wei Zhao,Juan L. Obeso,Valeria B. López‐Cervantes,Mounib Bahri,Elı́ Sánchez-González,Yoarhy A. Amador‐Sánchez,Junyu Ren,Nigel D. Browning,Ricardo A. Peralta,Giovanni Barcaro,Susanna Monti,Diego Solis‐Ibarra,Ilich A. Ibarra,Dan Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202415088
摘要

We report the inaugural experimental investigation of covalent organic frameworks (COFs) to address the formidable challenge of SO2 detection. Specifically, an imine-functionalized COF (SonoCOF-9) demonstrated a modest and reversible SO2 sorption of 3.5 mmol g-1 at 1 bar and 298 K. At 0.1 bar (and 298 K), the total SO2 uptake reached 0.91 mmol g-1 with excellent reversibility for at least 50 adsorption-desorption cycles. An isosteric enthalpy of adsorption (ΔHads) for SO2 equaled -42.3 kJ mol-1, indicating a relatively strong interaction of SO2 molecules with the COF material. Also, molecular dynamics simulations and Møller-Plesset perturbation theory calculations showed the interaction of SO2 with π density of the rings and lone pairs of the N atoms of SonoCOF-9. The combination of experimental data and theoretical calculations corroborated the potential use of this COF for the selective detection and sensing of SO2 at the sub-ppm level (0.0064 ppm of SO2).
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