甲烷(CH4)作为其他矿物燃料的替代品，在降低能源消耗和防止环境污染方面具有至关重要的作用。本研究采用溶剂热法制备了含有两种不同二级结构单元(SBUs)的多孔框架Co-metal-organic framework (Co-MOF):阴离子[Co2(μ2-OH)(COO)4(H2O)]和中性[CoN2(COO)2]。值得注意的是，在阴离子SBUs中，配位的水分子诱导在单向多孔通道中产生发散的不饱和Co(II)中心，从而产生开放的金属位。系统地研究了Co-MOF对纯组分气体的吸附性能。结果表明，Co-MOF对C2-C3类碳氢化合物的吸附能力优于CH4，为高效吸附和分离C2-C3类碳氢化合物提供了可能。在273 K/298 K、0.1 MPa条件下，用理想吸附溶液理论计算了Co-MOF对C2H6/CH4和C3H8/CH4的气体选择性分离比。结果表明，Co-MOF对CH4和C2-C3碳氢化合物气体具有显著的平衡分离选择性，表明合成的Co-MOF具有从C2-C3碳氢化合物中高效回收和纯化CH4的潜力。突破性实验进一步证明了Co-MOF在实际气体分离场景中从C2-C3碳氢化合物中纯化甲烷的能力。此外，分子模拟计算进一步证实了阴离子SBUs与C2-C3碳氢化合物相互作用的倾向。本研究为多孔MOF材料在气体分离中的应用提供了一个新的发展范例。
链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1004954124000594