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Reticular Chemistry in Pore Engineering of a Y-Based Metal–Organic Framework for Xenon/Krypton Separation

氙气 材料科学 金属有机骨架 网状结缔组织 化学工程 物理化学 吸附 有机化学 化学 工程类 医学 病理
作者
Xiyu Song,Qiuhong Huang,Jiaqi Liu,Haomiao Xie,Karam B. Idrees,Shujing Hou,Liang Yu,Xingjie Wang,Fusheng Liu,Zhiwei Qiao,Hao Wang,Yongwei Chen,Zhibo Li,Omar K. Farha
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (14): 18229-18235 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acsami.3c01229
摘要

The fine-tuning of metal–organic framework (MOF) pore structures is of critical importance in developing energy-efficient xenon/krypton (Xe/Kr) separation techniques. Capitalizing on reticular chemistry, we constructed a robust Y-based MOF (NU-1801) that is isoreticular to NPF-500 with a shortened organic ligand and a larger metal radius while maintaining the 4,8-connected flu topology, giving rise to a narrowed pore structure for the efficient separation of a Xe/Kr mixture. At 298 K and 1 bar, NU-1801 possessed a moderate Xe uptake of 2.79 mmol/g but exhibited a high Xe/Kr selectivity of 8.2 and an exceptional Xe/Kr uptake ratio of about 400%. NU-1801 could efficiently separate a Xe/Kr mixture (20:80, v/v), as validated by breakthrough experiments, due to the outstanding discrimination in van der Waals interactions of Xe and Kr toward the framework confirmed by grand canonical Monte Carlo simulations. This work highlights the importance of reticular chemistry in designing structure-specific MOFs for gas separation.
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