在许多工业过程中，液体吸附剂，例如水、聚乙二醇（PEG）及有机胺溶液等，被大范围的使用在湿法气体洗涤器中来除掉酸性气体。但是，液体吸附剂对设备有较强腐蚀性，使得保护本钱大幅度的进步。比较之下，固体吸附剂因为具有永久多孔性，这其间最具代表性的当属金属有机结构资料（MOFs），但MOFs资料以粉末或块体方式存在，无法直接使用于现有的湿法气体洗涤器中。
近来，上海科技大学物质学院李涛教授课题组和Yongjin Lee教授课题组联合开发了一种根据MOFs和液态聚二甲基硅氧烷（PDMS）的多孔液体资料，这种多孔液体资料奇妙地结合了固体吸附剂和液体吸附剂各自的长处，为工业气体别离供给了新思路。该研讨成果以“A General Way to Construct Micro- and Mesoporous metal-Organic framework-based Porous Liquids”为题发表于世界闻名学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）【JACS】。
左起：李涛教授、何三丰、崔静、Yongjin Lee教授
该作业挑选了PDMS作为位阻型溶剂，这是因为PDMS可以在极高（～10kDa）的分子量下依然保存液体的流动性，这一性质可以保证PDMS不会进入MOFs孔道使其多孔性得以保存。PDMS还具有优异的化学和热安稳性、极低的蒸气压、高热安稳性、低熔点、低比热容、低粘度、低本钱、无毒、极高的气体扩散系数和无腐蚀性等特色。这些特质使得PDMS成为一个抱负的多孔液体溶剂，将MOFs颗粒涣散于PDMS溶剂中能在保存MOFs多孔特性的一起使其附有相似液体吸附剂的流动性。但是，因为MOFs资料外表性质和PDMS不兼容，怎么构成安稳涣散液是一个难题。对此，李涛课题组的博士研讨生何三丰使用之前课题组开发的一种具有普适性的MOFs外表成长高分子的战略（He et al. Chem. Sci. 2019, 10, 1816-1822），将带有PDMS支链的超薄高分子涂层均匀成长在MOFs颗粒外表。这一外表润饰过程保证了MOFs颗粒与PDMS溶剂之间的相容性，使该胶体悬浮液（colloidal suspension）的涣散安稳性大大进步。
图1.构建MOFs基多孔液体通用办法示意图
图2. (A)(B)多孔液体的相片；(C)(D)别离为多孔液体贮存三个月后在273K下二氧化碳的吸附等温线和298K下水蒸气的吸附等温线。比较于纯PDMS溶剂，多孔液体二氧化碳和水蒸气的吸附量别离进步了13倍和531倍。
使用上述办法，李涛课题组制备得到了一系列具有不同官能团的MOFs基多孔液体资料。经过低压CO2、N2、Xe和H2O吸附等温线证明了MOFs资料的吸附特性在多孔液体中得以完美保存。一起经过H2O吸附等温线结合分子动力学模仿（MD simulation），证明了制备得到的多孔液体资料贮存15个月后，其多孔性依然可以很大程度得到保存。得益于PDMS溶剂的优秀特性，这类多孔液体资料不仅在室温下具有十分杰出的流动性，并且在-35°的低温下时依然具有流动性。使用PDMS溶剂高度可规划性，李涛课题组进一步经过进步PDMS的分子量和在PDMS分子链段上引进支链的办法，初次完结了在液态吸附剂资料中保存大至3.4nm的超大孔，极大拓宽了多孔液体资料范畴的可能性。因为MOFs资料和PDMS溶剂的丰富性，该办法的呈现无疑将快速推进多孔液体范畴的开展，并为MOFs资料在别离范畴的使用供给了新思路。
该课题的研讨作业悉数在上科大完结，上科大为榜首完结单位。李涛课题组2017级博士研讨生何三丰为榜首作者，同组2016级本科生陈立寒为第二作者。李涛教授和Yongjin Lee教授为通讯作者。该研讨中分子动力学模仿（MD simulation）试验由物质学院Yongjin Lee教授课题组2017级硕士研讨生崔静完结。能量色散X射线谱因为奕教授课题组帮忙完结，充分体现了物质学院穿插协作的杰出氛围。该研讨由上科大发动基金以及国家自然科学基金青年科学基金等项目支撑。
来历 上海科技大学
文章链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08458
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