Robust Zirconium Metal–Organic Framework Bearing Three-Dimensional Through-Space Channels and Shape-Persistent CO2-Philic Apertures for Exceptional CO2 Capture and Storage

模块化设计 等结构 化学 纳米技术 重量分析 多孔性 多孔介质 巴(单位) 吸附 定制 小型化 金属有机骨架 碳捕获和储存(时间表) 碳纤维 模块化(生物学) 序列(生物学) 烟气 工艺工程 方位(导航) 基质(水族馆) 连接器 抽象 介孔材料 材料设计 灵活性(工程)
作者
Geng Yuan,Yuanlong Zhong,Jingjing Zhang,Pengfu Gao,Yifei Gao,Wenqiang Zhang,Zhijie Chen,Yi Xie,Wei Gong
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (31): 33342-33351
标识
DOI:10.1021/jacs.6c07734
摘要

Carbon capture and storage (CCS) with solid physical adsorbents has long been considered as an energy-efficient approach to mitigate anthropogenic carbon dioxide emissions. The quest for efficient porous sorbents for short-term CO2 storage and transport is still ongoing, as current materials possess certain limitations in terms of capacity, selectivity, and stability. In this work, capitalizing on the highly modular metal-organic frameworks (MOFs), we designed and synthesized a highly porous and robust zirconium MOF (SJTU-520-Zr) by employing a tetratopic linker that bears a unique shape-persistent macrocycle moiety. This functional macrocycle unit serves as inherent CO2-philic apertures within a cubic topological framework featuring three-dimensional through-space channels, which collectively enable exceptional high-pressure CO2 capture and storage performance, achieving balanced gravimetric and volumetric capacities of 1.23 g g-1 and 0.56 g cm-3, respectively, at 25 bar and 298 K. This performance places SJTU-520-Zr among the top-tier sorbents for CO2 storage, yet distinguishes itself from those that rely solely on ultrahigh surface areas. Control experiments performed with SJTU-520-Y─a fragile isostructural MOF constructed from hexanuclear Y6 clusters─underscore that the exceptional performance relies critically on the preservation of 3D interconnected channels and unobstructed pore apertures. Contrast experiments combined with computational calculations unraveled a unique CO2-responsive "gate-opening" of the shape-persistent macrocycle unit driven by favorable π···π interactions, which facilitate thermodynamic CO2 access into the framework. This work, therefore, provides a blueprint for the rational design and synthesis of bespoke materials featuring shape-persistent functionality tailored for challenging applications.
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
刚刚
li发布了新的文献求助10
刚刚
Jerry完成签到 ,获得积分10
1秒前
优秀健柏完成签到,获得积分10
1秒前
做好胶水发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
再睡十分钟完成签到 ,获得积分10
2秒前
gjn完成签到 ,获得积分10
2秒前
谦让的太阳完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
喵miao发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
无限小土豆应助小薛采纳,获得10
3秒前
小桑桑发布了新的文献求助20
3秒前
秋殇发布了新的文献求助10
3秒前
Bronx驳回了lili应助
3秒前
科研通AI6.4应助五音采纳,获得10
4秒前
4秒前
NexusExplorer应助FFZ采纳,获得10
4秒前
在水一方应助自觉高跟鞋采纳,获得10
4秒前
Nobita完成签到,获得积分10
4秒前
易安发布了新的文献求助10
5秒前
欣慰火完成签到,获得积分10
5秒前
调皮的笑阳完成签到 ,获得积分10
6秒前
丁丁完成签到 ,获得积分10
7秒前
安心发布了新的文献求助10
7秒前
满意箴发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
小刘先生发布了新的文献求助10
9秒前
樊璐完成签到,获得积分10
9秒前
路咕咕嗼完成签到,获得积分10
9秒前
利嘉皮发布了新的文献求助10
10秒前
sx19910304完成签到,获得积分10
10秒前
酷波er应助清风采纳,获得10
10秒前
无私的泥猴桃完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
龙小哥发布了新的文献求助10
10秒前
菠萝麻薯完成签到 ,获得积分10
10秒前
LmrNla完成签到,获得积分10
11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
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Child and Adolescent Mental Health 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
Electric machines: theory, operating applications, and controls 500
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 7599066
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9175330
关于积分的说明 19644414
捐赠科研通 7175209
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3268433
关于科研通互助平台的介绍 2432938
邀请新用户注册赠送积分活动 2261842