来源:Frontiers of Chemical Science and Engineering 发布时间:2024/4/19 17:01:51
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FCSE  综述:金属有机框架选择性捕获及分离氙和氪的研究进展

论文标题:Selective capture and separation of xenon and krypton using metal organic frameworks: a review

期刊:Frontiers of Chemical Science and Engineering

作者:Yilun Zhou , Jingyi Wang , Yujie Zhao , He Gu , Zhongshan Chen , Hui Yang , Xiangke Wang

发表时间:15 Dec 2023

DOI:10.1007/s11705-023-2355-3

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背景及意义

氙(Xe)和氪(Kr)的选择性捕获和分离在日常生产生活中十分重要。目前低温精馏Xe/Kr混合气体是一种广泛使用的商业工业方法,但分离耗能高而空气中Xe和Kr的含量低等,导致纯气价格居高不下。近年来,金属有机框架(MOFs)作为一类新型多孔材料在高效、绿色分离目标气体的领域展现了巨大潜力。针对于此,本文综述了利用金属有机框架选择性捕获和分离氙和氪的最新研究进展,并提出了目前所遇到的问题和未来的研究方向。

内容及主要结论

本文从MOFs的设计策略入手,从计算模拟、最佳孔/笼尺寸和几何形状,开放金属位点,阴/阳离子和极性官能团,五个方面总结了MOFs在不同策略下对Xe的选择性捕获和分离以及作用机理,涉及密度泛函理论、理想溶液吸附理论、巨正则系统蒙特卡罗模拟等计算模拟等预测与对比。同时也概述了用来选择性分离Kr的新型双床技术概念(图1)。

图1 从核燃料废弃中去除85Kr的双床技术概念示意图

总结与展望

MOFs的诸多优势使其在Xe和Kr的选择性捕获和分离的研究中获得了许多创新突破,然而同时也面临一些需要解决的问题和挑战,在未来的气体分离领域,绿色低能耗的MOFs解决方案一定能够取得更好的发展前景。

相关成果以“Selective capture and separation of xenon and krypton using metal organic frameworks: a review”为题发表在Frontiers of Chemical Science and Engineering(DOI: 10.1007/s11705-023-2355-3)。

引用格式:Yilun Zhou, Jingyi Wang, Yujie Zhao, He Gu, Zhongshan Chen, Hui Yang, Xiangke Wang. Selective capture and separation of xenon and krypton using metal organic frameworks: a review. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2023, 17(12): 1895?1912

作者及团队介绍

周逸伦(第一作者),华北电力大学环境科学与工程专业研究生,主要研究方向为多孔纳米材料在气体分离方面的应用。

陈中山(通讯作者),华北电力大学环境科学与工程学院高级工程师,硕士生导师。主要从事新型多孔功能性框架材料设计构筑及在环境污染治理中的应用研究,近几年以第一/通讯作者在Nat. Commun., Environ. Poll., J. Hazard. Mater.等国际知名期刊发表论文50余篇,其中高被引论文17篇,热点论文3篇。

王祥科(通讯作者),华北电力大学环境科学与工程学院教授,博士生导师。主要从事三废治理、纳米材料在废水处理、等离子体技术应用、环境污染检测和治理中的应用等方面的研究工作,近几年以通讯作者身份在国内外学术期刊重要杂志如Chem. Soc. Rev., Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Sci., Chem. Sci., ACS Nano, 中国科学等SCI期刊上发表论文400余篇,邀请综述40多篇。

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