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西安交通大學楊慶遠課題組最近采用了一種”固態(tài)溶液”的策略，成功地精確控制了柔性金屬有機框架材料的相變壓力，并因此實現(xiàn)了多孔框架材料中甲烷的更高存儲密度。這項研究的成果對于發(fā)展高效甲烷存儲材料具有重要意義。

液化天然氣（LNG）和壓縮天然氣（CNG）是目前最常用的甲烷儲存技術，然而它們的能耗相對較高。近年來，吸附天然氣（ANG）的多孔材料作為一種可替代方案被研究，旨在減輕能耗和風險。然而，目前常用的剛性多孔材料由于其吸附等溫線呈現(xiàn)I型特性，導致甲烷的工作容量較低，即使在低壓（5 bar）下仍有大量甲烷被吸附。而柔性金屬有機框架材料（MOFs）具有可在無孔態(tài)和多孔態(tài)之間轉變的特性，并且表現(xiàn)出F-IV型的吸附曲線。我們的課題組之前報道了一種柔性MOF材料（X-dia-1-Ni）用于甲烷儲存，然而在脫附壓力下該材料仍然會吸附一定量的甲烷氣體。因此，如何進一步提高柔性MOFs對甲烷的工作容量成為了關鍵問題和挑戰(zhàn)。

西安交通大學楊慶遠教授團隊在ChemSusChem期刊發(fā)表文章，通過在柔性MOF，X-dia-1-Ni中摻雜金屬Co，制備了系列柔性MOFs，X-dia-1-Ni_xCo_1-x；X-dia-1-Ni_xCo_1-x是與X-dia-1-Ni具有相同結構的混金屬柔性MOFs。摻雜Co之后的柔性MOFs對二氧化碳和甲烷的開門壓力增大，而且隨著Co含量的增加而增大。在298 K和35 bar下，X-dia-1-Ni和X-dia-1-Ni_xCo_1-x對甲烷的吸附量分別是176和178 cm³?g^-1。脫附曲線中，壓力為5 bar時，X-dia-1-Ni和X-dia-1-Ni_xCo_1-x中殘留的甲烷吸附量分別為60和19 cm³?g^-1。因此，X-dia-1-Ni和X-dia-1-Ni_0.89Co_0.11對甲烷的工作容量（5-35 bar）分別為116和159 cm³?g^-1。因此，X-dia-1-Ni_0.89Co_0.11相比X-dia-1-Ni的甲烷工作容量提高了35%。這是由于X-dia-1-Ni_0.89Co_0.11相比X-dia-1-Ni對甲烷的開門壓力從20 bar增高到25 bar。本工作提供了利用固溶體來調節(jié)柔性MOFs的開門壓力的方法，以進一步增強柔性MOFs在儲氣中的潛在應用。

論文信息

Metal Doping to Control Gate Opening and Increase Methane Working Capacity in Isostructural Flexible Diamondoid Networks

Shao-Min Wang,?Dr. Mohana Shivanna,?Dr. Prem Lama,?Prof.?Dr. Qing-Yuan Yang,?Prof.?Dr. Leonard J. Barbour,?Prof.?Dr. Michael J. Zaworotko

ChemSusChem

DOI:?10.1002/cssc.202300069

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