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Modulated Hydrothermal Synthesis of Highly Stable MOF-808(Hf) for Methane Storage
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-11-13 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c04486 Zhigang Hu 1, 2 , Tanay Kundu 2 , Yuxiang Wang 2 , Yao Sun 3, 4 , Kaiyang Zeng 3 , Dan Zhao 2
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-11-13 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c04486 Zhigang Hu 1, 2 , Tanay Kundu 2 , Yuxiang Wang 2 , Yao Sun 3, 4 , Kaiyang Zeng 3 , Dan Zhao 2
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The scaling-up issue, mechanical instability, and possible packing capacity loss during pelletization remain as the major obstacles for the application of metal–organic frameworks (MOFs) in practical methane storage. Herein, we present the modulated hydrothermal (MHT) synthesis of high-quality MOF-808(Hf) in a green and sustainable way at a high production rate of 1.8 g h–1 and space time yield of 86.8 kg m–3 day–1. The MHT approach endows MOF-808(Hf) with a Brunauer–Emmett–Teller surface area of 1210 m2 g–1, which is comparable to those synthesized from the solvothermal approach. MOF-808(Hf) demonstrates a higher elastic modulus (37.5 ± 3.4 GPa) than that of MOF-808(Zr) (26.9 ± 5.2 GPa). In addition, MOF-808(Hf) shows a volumetric methane deliverable capacity of 110 vSTP v–1, which is among the highest-performing Zr/Hf-based MOFs for methane storage. It is worth noting that MOF-808(Hf) exhibits a higher pelletizing resistance than that of MOF-808(Zr) because of its higher structural integrity (mechanical strength), which makes this material promising for high-pressure natural gas storage.
中文翻译：
甲烷存储的高稳定性MOF-808（Hf）的调制水热合成
规模化问题，机械不稳定性以及造粒过程中可能的包装能力损失仍然是在实际甲烷存储中应用金属有机框架（MOF）的主要障碍。在此，我们以绿色和可持续的方式介绍了高质量MOF-808（Hf）的调制水热（MHT）合成，其高生产率为1.8 gh –1，时空产量为86.8 kg m –3天–1。MHT方法使MOF-808（Hf）的Brunauer-Emmett-Teller表面积为1210 m 2 g –1，这与溶剂热法合成的结果相当。MOF-808（Hf）具有比MOF-808（Zr）（26.9±5.2 GPa）更高的弹性模量（37.5±3.4 GPa）。此外，MOF-808（Hf）的甲烷体积可输送容量为110 v STP v –1，是甲烷存储中基于Zr / Hf的性能最高的MOF之一。值得注意的是，由于MOF-808（Hf）具有更高的结构完整性（机械强度），因此其抗造粒性高于MOF-808（Zr），这使得该材料有望用于高压天然气存储。
更新日期：2020-11-23
中文翻译：
甲烷存储的高稳定性MOF-808（Hf）的调制水热合成
规模化问题，机械不稳定性以及造粒过程中可能的包装能力损失仍然是在实际甲烷存储中应用金属有机框架（MOF）的主要障碍。在此，我们以绿色和可持续的方式介绍了高质量MOF-808（Hf）的调制水热（MHT）合成，其高生产率为1.8 gh –1，时空产量为86.8 kg m –3天–1。MHT方法使MOF-808（Hf）的Brunauer-Emmett-Teller表面积为1210 m 2 g –1，这与溶剂热法合成的结果相当。MOF-808（Hf）具有比MOF-808（Zr）（26.9±5.2 GPa）更高的弹性模量（37.5±3.4 GPa）。此外，MOF-808（Hf）的甲烷体积可输送容量为110 v STP v –1，是甲烷存储中基于Zr / Hf的性能最高的MOF之一。值得注意的是，由于MOF-808（Hf）具有更高的结构完整性（机械强度），因此其抗造粒性高于MOF-808（Zr），这使得该材料有望用于高压天然气存储。
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