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图文解析
要点:作者报道了具有大孔(lp)结构MAF-42,MAF-42具有柔性和主客体共存性,图a表示了客体诱导的MAF-42-sp和MAF-42-lp之间的结构转变。与简单的人工测量相比,计算模拟对于孔洞尺寸的比较更为客观可靠。它还可以预测吸附焓和饱和吸附容量。巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟表明,C2H4不仅可以吸附在MAF-42-sp的空腔中,而且可以吸附在MAF-42-sp的孔中(图1b),而较大的C2H6只能吸附在空腔中(图1c)。
要点:图a是环境温度下测量MAF-42-sp的单组分C2H4和C2H6吸附等温线。C2H6在1.0 atm时的吸附量仍然可以忽略(<0.001 mmol g-1),而C2H4的吸附量明显(273/298/323 K和1.0 atm时的吸附量为0.40/0.22/0.12 mmol g-1),说明环境温度下的热振动能量可以帮助较小的C2H4分子而不是较大的C2H6分子克服孔口能垒。为了确定MAF-42-sp作为C2H4/ C2H6分子筛的合适工作压力范围,进一步用高压仪器在环境温度下测量单组分C2H4和C2H6的吸附等温线(图b)。正如所预测的,C2H4和C2H6等温线出现了表明结构转变的拐点,在273、298和323 K时,C2H4/ C2H6等温线的拐点分别位于10.6/4.2、16.6/7.7和25.4/11.4 atm。作者还测量了MAF-42-sp的单组分C2H4和C2H6的吸附/解吸等温线,在298 K和低于拐点的压力下(图c),显示了Langmuir线性等温线,没有滞后,这意味着MAF-42-sp可以在适当的高压下作为典型的刚性吸附剂。图d是在273、298和323 K下测量的低压(橙色)和高压(绿色)等温线计算的覆盖依赖性C2H4吸附焓。
要点:为了验证MAF-42-sp在混合条件下是否可以作为高压C2H4/ C2H6分子筛,在298 K和10 atm下进行了定量的混合柱穿透测量(表S5)。如图3所示,1:1的C2H4/He混合物和1:1 C2H4/ C2H6混合物的突破曲线完全重合,说明C2H6没有被吸附,不影响C2H4的吸附和穿透行为,与不吸附气体He一样。达到平衡后,C2H4吸附量达到0.731(5)mmol g -1 (1.43 mmol cm-3或32 cm3 (STP) cm-3),与单组分吸附量0.731 mmol g -1一致。同时,C2H6的吸附量仅为0.001(2)mmol g-1(表S6),证实了混合条件下C2H4/ C2H6的分子筛分。
要点:MAF-42-sp即使在非常高的湿度下也可以忽略水蒸气吸收量,并且水接触角也很大,达到141(3)°(图a),这表明它具有很高的疏水性。进一步,C2H4/ C2H6混合物在50%的高相对湿度下进行了进一步的柱穿透实验。图b可以看出在干、湿条件下连续三组突破曲线完美重合,证实了MAF-42-sp对C2H4/ C2H6分子筛具有较高的稳定性和耐水性。
总结与展望
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