目前报道的C2H2和CO2分离材料多为C2H2选择型材料,这导致需要额外的脱附过程获得纯C2H2。CO2选择型吸附剂因其无需进一步处理即可直接获得纯C2H2,具有更高的吸引力。迄今为止,只有少数金属有机骨架(MOF)可作为CO2选择型吸附剂用于分离CO2/C2H2。另外,工业应用中C2H2分离环境呈现高温高湿的特点,这意味着材料必须在高温高湿环境下稳定,并保持高的分离性能。此前没有研究报道CO2选择型吸附剂在高温高湿条件下分离CO2/C2H2。
类沸石八面体金属氧化物(zeolitic octahedral metal oxides, ZOMOs)是由金属氧八面体桥氧键连接形成的多金属盐酸盐(POM)作为构筑单元与过渡金属离子作为linker共价组装而成的新型全无机有序微孔材料。近日,宁波大学材料科学与化学工程学院李砚硕教授、张祯歆教授团队报道了一种基于ε-Keggin单元的超微孔ZOMOs材料。该材料作为CO2选择型吸附剂用于分离CO2/C2H2。
单组份测试证明,使用不同元素的linker可以调节该材料对CO2和C2H2的吸附能力,其中IAST选择性随不同linker呈现几十到几百不等的变化;另外,不同阳离子对C2H2的吸附量有很大影响,Mg离子交换的ZOMOs(Mg-NH4-ZM)具有最高的IAST选择性。
ε-Keggin类型的ZOMOs通过linker和阳离子的变化可以有效地对孔口进行调控,高效分离CO2/C2H2。即使在高温高湿也能直接得到高纯度的C2H2。与此同时,ZOMOs材料代表了新一类全无机类沸石材料,呈现了独特的微孔性,将分离CO2/C2H2的CO2选择型吸附剂扩展到了无机多孔材料领域。
Baokai Ma, Denan Li, Dr. Qianqian Zhu, Prof. Yanshuo Li, Prof. Wataru Ueda, Prof. Zhenxin Zhang
文章的第一作者是宁波大学博士生马保凯。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202209121