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Room-Temperature Synthesis of a Fluorine-Functionalized Nanoporous Organic Polymer for Highly Efficient SF6 Adsorption and Separation
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-10-21 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00559 Sihan Tong, Lu Yao, Qilin Wang, Jiangli Zhu, Zefeng Wang, Jun Yan
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-10-21 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.4c00559 Sihan Tong, Lu Yao, Qilin Wang, Jiangli Zhu, Zefeng Wang, Jun Yan
Sulfur hexafluoride (SF6) is widely used in the power industry and significantly contributes to the greenhouse effect, necessitating the development of efficient materials for SF6 capture, particularly fluorine-containing materials. However, existing fluorine-containing materials often require complex monomers and high synthesis temperatures. Herein, we report the synthesis of a fluorine-functionalized carbazole-based nanoporous organic polymer (CNOP-7) at room temperature, using commercially available 4,4′-bis(9H-carbazole-9-yl)-1,1′-biphenyl and 1,1,1-trifluoroacetone. CNOP-7 contains 14.7% fluorine atoms and exhibits a high specific surface area of 1270 m2·g–1, demonstrating excellent SF6 adsorption and separation performance. The SF6/N2 selectivity of CNOP-7 reaches 107 at 273 K and 73 at 298 K. Furthermore, dynamic breakthrough experiments confirm that CNOP-7 can efficiently and repeatedly separate SF6 from SF6/N2 mixtures. Molecular simulations reveal the mechanism behind its efficient separation. This work offers fresh perspectives on the development and fabrication of adsorbents for efficient SF6 sequestration.
中文翻译:
在室温下合成用于高效吸附和分离 SF6 的纳米多孔有机聚合物
六氟化硫 (SF6) 广泛用于电力行业,并显着导致温室效应,因此需要开发用于 SF6 捕获的高效材料,尤其是含氟材料。然而,现有的含氟材料通常需要复杂的单体和高合成温度。在此,我们报道了在室温下使用市售的 4,4′-双(9H-咔唑-9-基)-1,1′-联苯和 1,1,1-三氟丙酮合成了氟官能化咔唑基纳米多孔有机聚合物 (CNOP-7)。CNOP-7 含有 14.7% 的氟原子,比表面积高达 1270 m2·g–1,表现出优异的 SF6 吸附和分离性能。CNOP-7 的 SF6/N2 选择性在 273 K 时达到 107,在 298 K 时达到 73。此外,动态突破实验证实,CNOP-7 可以高效、重复地将 SF6 与 SF6/N2 混合物分离。分子模拟揭示了其有效分离背后的机制。这项工作为开发和制造用于高效 SF6 封存的吸附剂提供了新的视角。
更新日期:2024-10-21
中文翻译:
在室温下合成用于高效吸附和分离 SF6 的纳米多孔有机聚合物
六氟化硫 (SF6) 广泛用于电力行业,并显着导致温室效应,因此需要开发用于 SF6 捕获的高效材料,尤其是含氟材料。然而,现有的含氟材料通常需要复杂的单体和高合成温度。在此,我们报道了在室温下使用市售的 4,4′-双(9H-咔唑-9-基)-1,1′-联苯和 1,1,1-三氟丙酮合成了氟官能化咔唑基纳米多孔有机聚合物 (CNOP-7)。CNOP-7 含有 14.7% 的氟原子,比表面积高达 1270 m2·g–1,表现出优异的 SF6 吸附和分离性能。CNOP-7 的 SF6/N2 选择性在 273 K 时达到 107,在 298 K 时达到 73。此外,动态突破实验证实,CNOP-7 可以高效、重复地将 SF6 与 SF6/N2 混合物分离。分子模拟揭示了其有效分离背后的机制。这项工作为开发和制造用于高效 SF6 封存的吸附剂提供了新的视角。