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科研动态

西安交大科研人员在电子气体分离研究领域取得重要进展

来源:       时间:2022-06-19      点击量:

六氟化硫(SF6)作为一种电子气体,具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性和电绝缘性,在半导体、电力设备、航空航天、金属加工、医疗等领域应用广泛。但六氟化硫也是《联合国气候变化框架公约》中重点控制的温室气体之一,它的温室效应是二氧化碳的22800倍,《京都议定书》将其列为六大温室气体之一。各行业中使用的六氟化硫仅有一小部分被回收利用,大部分被直接排放到空气中,因此六氟化硫气体的高效回收与减弱其直接排放所导致的温室效应,具有重要的实际意义。

针对上述问题,西安交通大学威尼斯569vip游戏杨庆远教授课题组开发了系列具有不同孔结构的金属-有机框架(MOF)材料,用于六氟化硫的捕获。研究表明,具有一维纳米孔道且孔尺寸与SF6分子动力学直径相近的MOF材料具有良好的六氟化硫捕获效果。MOF材料Ni(ina)2的孔径为0.6 nm,和SF6的分子大小(0.52 nm)非常匹配,因此该材料表现出优良的六氟化硫捕获效果,Ni(ina)2在298K(0.1 bar)下的SF6吸附量为2.39 mmol/g,其SF6/N2分离比高达375。理论模拟计算和单晶结构解析表明Ni(ina)2框架和六氟化硫分子之间存在较强的作用力,可以从低浓度SF6-N2混合气中选择性地捕获六氟化硫分子。动态突破实验也进一步表明Ni(ina)2具有良好的SF6/N2实际分离效果,该工作为工业上含氟电子气体的捕获提供了思路。

相关成果以“金属-有机框架(MOFs)的孔结构调控用于捕获温室气体SF6并具有创记录的分离比”(Pore-Structure Control in Metal–Organic Frameworks (MOFs) for Capture of the Greenhouse Gas SF6 with Record Separation)为题发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上,并被选为热点论文(Hot paper)。该研究工作由西安交通大学威尼斯569vip游戏杨庆远团队完成,威尼斯569vip游戏为唯一完成单位,博士研究生王少敏为该文章第一作者,杨庆远教授为通讯作者。

该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省“高层次人才引进计划”、 西安交大青年教师跟踪支持计划、西安交通大学青年拔尖人才计划等项目资助。表征及测试工作得到西安交通大学分析测试共享中心和威尼斯569vip游戏分析测试中心的支持。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202207066

课题组主页:http://gr.xjtu.edu.cn/web/qingyuan.yang

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