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本文通过溶剂热反应制备了一种多功能的微孔金属有机骨架{[Cu(TIA)]·1.5CH3OH}n(Cu-1)。Cu-1骨架具有优异的耐酸碱性能和热稳定性，在pH=2?13水溶液和°C空气环境中稳定存在。此外，微孔铜MOF在k时表现出对CO2(cm3·g?1)和C2H2(cm3·g?1)很高的吸附量，并对小分子气体表现出良好的吸附选择性。在K时，C2H2/C2H4、CO2/CH4和CO2/N2的理想吸附溶液理论选择性值分别为2,9和22。同时，对CO2/CH4、CO2/N2、C2H2/C2H4也进行了穿透实验，验证了它的高效的分离性能。

背景介绍

随着工业的快速发展，由二氧化碳（CO2）排放引起的温室效应变得越来越严重，经济有效地捕获，储存和转化CO2至关重要。作为重要的化石燃料的天然气主要由甲烷（CH4）构成，其能量转换效率高且对环境的影响小，因此被认为是最有前途的替代能源。但是，CH4中存在CO2是一个大问题，即使浓度很小，它也会大大降低燃烧热值，并且还会导致传输管道严重腐蚀。因此，从天然气中除去CO2对于其工业应用特别重要。分离技术和方法的最新发展表明，多孔材料对CO2的选择性捕集是一种环保且低能耗的方法。与无机多孔材料相比，金属有机骨架（MOF）被认为是有前途的CO2吸附材料。

Figure1.(a)LinkageofCu2(COO)4moietieswithaTIA2–ligandinCu-1.(b)3DframeworkofCu-1viewedalongthedirection.(c)Structuraldetailofinterpenetratingchannelswithdimensionsof6.9×5.7and7.9×3.8?2,respectively,viewedalongthe[]direction.(d)TopologynetworkoftheCu-1framework.

要点：中心Cu2+离子被五个不同TIA2?配体中的四个羧基O原子和一个三唑N原子配位，形成方形锥体结构。四个羧基由四个不同的TIA2-配体连接两个Cu2+离子，形成双核桨轮[Cu2(COO)4]基团。桨轮[Cu2(COO)4]基团被TIA2?周围的羧酸基和三唑N原子进一步连接，形成三维(3D)骨架。

Figure2.StabilityofCu-1:(a)PXRDpatternsoftheMOFCu-1afterbeingsoakedindifferentpHaqueoussolutionsfor48h;(b)PXRDcurvesoftheMOFCu-1afterbeingheatedatdifferenttemperaturesfor2h.

要点：通过粉末X射线衍射实验，验证了Cu-1的骨架具有优异的酸碱稳定性，能够在较宽的pH范围内保持不变。也证实了骨架也具有良好的热稳定性，可以承受高达°C的高温，当温度超过°C时，Cu-1的结构开始崩塌。

Figure3.(a)N2sorptionisothermsofCu-1at77K.(b)PoredistributionofCu-1basedonthedensityfunctionaltheorymodel.

要点：77K时，N2的最大吸附量达到cm3g-1，对应的BET表面积为m2g-1。图b显示了它主要的孔径分布。

Figure4.(a)CO2,CH4,andN2sorptionisothermsofCu-1atandK.(b)C2H2,C2H4,andC2H6sorptionisothermsofCu-1atandK.

Figure5.ResultsoftheAIMDsimulations,showingtheadsorptionsitesfor(a)CO2and(b)C2H2intheMOFCu-1.

Figure6.SimulatedbreakthroughcurvesofMOFCu-1forseparationatK:(a)N2/CO2(90:10);(b)CH4/CO2(50:50);(c)C2H4/C2H2(99:1).

总结与展望

本文主要报导了基于双功能配体H2TIA的微孔MOF(Cu-1)，它不仅具有优异的耐酸碱性和热稳定性，而且具有极性微孔，可以匹配CO2和C2H2分子。微孔MOF显示出非常高的CO2和C2H2的吸附量。另外，通过穿透实验证明了它良好的CO2/CH4，CO2/N2和C2H2/C2H4选择性。对CO2的高吸附能力以及对CO2/CH4和CO2/N2的高选择性使其成为捕获CO2和纯化天然气的理想替代品。此外，C2H2的优异吸附量和相应的穿透实验表明，这个MOFs材料在石化企业，乙烯深度纯化中的应用前景。

作者：SWQ；指导：ZYB

DOI：10./acs.inorgchem.1c

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