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如何调整基于异烟酸MOFs的柔性来实现气体吸附? 1

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柔性金属有机框架(MOFs)因其独特的结构变化而受到研究者的关注。与刚性MOF相比,柔性MOF在吸附应用中具有更多优势。本文合成了一系列基于异烟酸的柔性MOF,分别为Mg、Mn和Cu的4-PyC。并对它们进行了气体吸附测试,包括C2H4、C2H6、Xe、Kr和SO2。通过比较不同门开压力下的结果,我们发现三种MOFs的结构柔性对路易斯酸性金属离子的化学硬度(Mg2+ > Mn2+ > Cu2+)高度敏感。这些结果表明,通过使用不同的过渡金属可以精细地控制框架的结构柔性。

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图文解析

调整基于异烟酸MOFs的柔性来实现气体吸附2.png

要点:从图中我们可以看出,在M(4-PyC)2中,每个M由四个羧酸基的氧原子和两个吡啶基的氮原子配位,形成一个一维通道。而在Cu(4-PyC)2中,每个铜由三个羧酸基的氧原子和两个吡啶基的氮原子配位,形成一个更大的一维通道。

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要点:图中显示,M(4-PyC)2对乙烯和乙烷均表现出门开行为。但Mg(4-PyC)2对于C2H4/C2H6的开口压力要低于Mn(4-PyC)2,这是由于Mg2+的化学硬度强于Mn2+,导致Mg(4-PyC)2更容易发生结构转变。而Cu(4-PyC)2只有乙烯能够诱导结构转化,乙烷则不能。

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要点:MOF对于Xe的吸附量较大,对于Kr的吸附量可忽略。这是由于Kr的动力学直径较小和较弱的极化率,导致MOF-Kr相互作用相对较弱。

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要点:从图中可得出Cu(4-PyC)2具有最高的SO2吸附量,但在第二次循环后,开口现象消失,说明该材料具有形状记忆效应。

总结与展望

综上所述,本文合成了三个柔性异烟酸类MOFs:Mg、Mn和Cu的4-PyC,并对其进行了多种气体的吸附测试。结果表明,它们的结构柔性高度依赖于过渡金属离子的化学硬度。这项工作证明了通过利用柔性MOFs中过渡金属离子的化学硬度,可以精细地控制某些结构,以实现特定的应用。

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