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Room-Temperature Synthesis of Two-Dimensional Metal–Organic Frameworks with Controllable Size and Functionality for Enhanced CO2 Sorption
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2018-04-17 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.cgd.8b00349 Jie Zha 1 , Xueyi Zhang 1
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2018-04-17 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.cgd.8b00349 Jie Zha 1 , Xueyi Zhang 1
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Two-dimensional (2D) metal–organic frameworks (MOFs), as a newly emerged member of 2D materials, have gained extensive attention due to their great potential in gas separation, sensing, and catalysis. However, it is still challenging to synthesize 2D MOFs with controllable size and functionalities using direct and scalable approaches at mild conditions (e.g., room temperature). Herein, we demonstrated one-step, room-temperature synthesis of a series of 2D MOFs based on Cu(II) paddle-wheel units, where the intrinsically anisotropic building blocks led to the anisotropic growth of 2D MOF nanoparticles, and the pillared structure led to high surface areas. The size of 2D MOFs can be adjusted by using a DMF/H2O mixed solvent. The thinnest particles were around 3 nm, and the highest aspect ratio was up to 200. The functionalization of 2D MOFs was also achieved by selecting ligands with desired functional groups. The gas sorption results revealed that amino and nitro-functionalized 2D MOFs showed higher CO2 sorption selectivity over CH4 and N2, suggesting these materials can be further applied in natural gas sweetening (CO2/CH4 separation) and carbon capture from flue gas (CO2/N2 separation).
中文翻译：
具有可控制的尺寸和功能以增强CO 2吸附的二维金属-有机骨架的室温合成
二维（2D）金属有机框架（MOF）作为2D材料的新兴成员，由于其在气体分离，传感和催化方面的巨大潜力而受到广泛关注。但是，在温和条件下（例如室温）使用直接和可扩展的方法来合成具有可控制大小和功能的2D MOF仍然是一个挑战。在本文中，我们演示了基于Cu（II）桨轮单元的一系列二维MOF的一步一步室温合成，其中固有的各向异性构建基块导致2D MOF纳米粒子各向异性生长，而柱状结构导致到高表面积。可以使用DMF / H 2调整2D MOF的大小O混合溶剂。最薄的颗粒约为3 nm，最大的长宽比高达200。通过选择具有所需官能团的配体，还可以实现2D MOF的功能化。气体吸附结果表明，氨基和硝基官能化的二维MOF相对于CH 4和N 2表现出更高的CO 2吸附选择性，表明这些材料可进一步用于天然气脱硫（CO 2 / CH 4分离）和烟道碳捕集。气体（CO 2 / N 2分离）。
更新日期：2018-04-17
中文翻译：
具有可控制的尺寸和功能以增强CO 2吸附的二维金属-有机骨架的室温合成
二维（2D）金属有机框架（MOF）作为2D材料的新兴成员，由于其在气体分离，传感和催化方面的巨大潜力而受到广泛关注。但是，在温和条件下（例如室温）使用直接和可扩展的方法来合成具有可控制大小和功能的2D MOF仍然是一个挑战。在本文中，我们演示了基于Cu（II）桨轮单元的一系列二维MOF的一步一步室温合成，其中固有的各向异性构建基块导致2D MOF纳米粒子各向异性生长，而柱状结构导致到高表面积。可以使用DMF / H 2调整2D MOF的大小O混合溶剂。最薄的颗粒约为3 nm，最大的长宽比高达200。通过选择具有所需官能团的配体，还可以实现2D MOF的功能化。气体吸附结果表明，氨基和硝基官能化的二维MOF相对于CH 4和N 2表现出更高的CO 2吸附选择性，表明这些材料可进一步用于天然气脱硫（CO 2 / CH 4分离）和烟道碳捕集。气体（CO 2 / N 2分离）。
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