Nickel‐Based Metal–Organic Frameworks for Coal‐Bed Methane Purification with Record CH4/N2 Selectivity

甲烷 吸附 选择性 金属有机骨架 化学 金属 气体分离 分子间力 苯甲酸 化学工程 无机化学 分子 材料科学 物理化学 有机化学 催化作用 冶金 工程类 生物化学
作者
Shao‐Min Wang,Mohana Shivanna,Qing‐Yuan Yang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (15): e202201017-e202201017 被引量:97
标识
DOI:10.1002/anie.202201017
摘要

Abstract The enrichment and purification of coal‐bed methane provides a source of energy and helps offset global warming. In this work, we demonstrate a strategy involving the regulation of the pore size and pore chemistry to promote the separation of CH4/N2 mixtures in four nickel‐based coordination networks, named Ni(ina)2, Ni(3‐ain)2, Ni(2‐ain)2, and Ni(pba)2, (where ina=isonicotinic acid, 3‐ain=3‐aminoisonicotinic acid, 2‐ain=2‐aminoisonicotinic acid, and pba=4‐(4‐pyridyl)benzoic acid). Among them, Ni(ina)2 and Ni(3‐ain)2 can effectively separate CH4 from N2 with top‐performing performance because of the suitable pore size (≈0.6 and 0.5 nm) and pore environment. Explicitly, Ni(ina)2 exhibits the highest ever reported CH4/N2 selectivity of 15.8 and excellent CH4 uptake (40.8 cm3 g−1) at ambient conditions, thus setting new benchmarks for all reported MOFs and traditional adsorbents. The exceptional CH4/N2 separation performance of Ni(ina)2 is confirmed by dynamic breakthrough experiments. Under different CH4/N2 ratios, Ni(ina)2 selectively extracts methane from the gaseous blend and produces a high purity of CH4 (99 %). Theoretical calculations and CH4‐loading single‐crystal structure analysis provide critical insight into the adsorption/separation mechanism. Ni(ina)2 and Ni(3‐ain)2 can form rich intermolecular interactions with methane, indicating a strong adsorption affinity between pore walls and CH4 molecules. Importantly, Ni(ina)2 has good thermal and moisture stability and can easily be scaled up at a low cost ($25 per kilogram), which will be valuable for potential industrial applications. Overall, this work provides a powerful approach for the selective adsorption of CH4 from coal‐bed methane.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
JamesPei应助时尚沛文采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
成就的翠芙完成签到,获得积分10
3秒前
Hzero03完成签到 ,获得积分10
3秒前
小趴蔡完成签到,获得积分10
3秒前
英姑应助奋斗的绝悟采纳,获得10
3秒前
华仔应助友好八宝粥采纳,获得10
4秒前
muomiz完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
小刘发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
bd完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
xbj笑哈哈完成签到 ,获得积分10
6秒前
能干阿锦完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
HugginBearOuO完成签到,获得积分10
7秒前
komorebi发布了新的文献求助10
8秒前
cc发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
白开水完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
赘婿应助NNi采纳,获得10
11秒前
luyunxing发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
昕why完成签到,获得积分10
12秒前
daisy驳回了Ava应助
12秒前
12秒前
旺旺小甜贝完成签到,获得积分10
13秒前
violet完成签到,获得积分10
14秒前
大模型应助里工采纳,获得10
14秒前
沢雨发布了新的文献求助10
14秒前
skyrimy发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Interpolation and Regression Models for the Chemical Engineer: Solving Numerical Problems 400
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7687081
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9250128
关于积分的说明 19961223
捐赠科研通 7260096
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3289705
关于科研通互助平台的介绍 2446623
邀请新用户注册赠送积分活动 2294243