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Construction of a Porous Metal–Organic Framework with a High Density of Open Cr Sites for Record N2/O2 Separation
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-08-04 , DOI: 10.1002/adma.202100866 Feifei Zhang 1 , Hua Shang 1 , Li Wang 1 , Yong Wang 1 , Jiangfeng Yang 1 , Yuanhua Xia 2 , Hao Li 2 , Libo Li 1, 3 , Jinping Li 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-08-04 , DOI: 10.1002/adma.202100866 Feifei Zhang 1 , Hua Shang 1 , Li Wang 1 , Yong Wang 1 , Jiangfeng Yang 1 , Yuanhua Xia 2 , Hao Li 2 , Libo Li 1, 3 , Jinping Li 1
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The removal of low concentration N2 is of great significance and challenging in the industrial production of high-purity O2. Herein, a chromium-based metal–organic framework, namely, TYUT-96Cr, is reported, which has an unprecedented N2 capture capacity of 37.46 cm3 cm−3 and N2/O2 (5:95, v/v) selectivity up to 26.95 (298 K and 1 bar), thus setting new benchmarks for all reported metal–organic frameworks and commercially used ones (Li-LSX and 13X). Breakthrough experiments reveal that N2 can be directly extracted from various N2/O2 (79:21, 50:50, 5:95, and 1:99, v/v) mixtures by this material, affording a record-high O2-production scale with 99.99% purity. Density functional theory calculations and in situ infrared spectroscopy studies demonstrate that the high-density open Cr (III) sites in TYUT-96Cr can behave as effective Lewis acidic sites, thus resulting in a strong affinity toward N2. The high N2 adsorption selectivity, exceptional separation performance, and ultrahigh structural stability render this porous material with great potential for this important industrial application.
中文翻译：
用于记录 N2/O2 分离的具有高密度开放 Cr 位点的多孔金属-有机框架的构建
低浓度N 2的去除在高纯O 2的工业生产中具有重要意义和挑战性。在此，报道了一种基于铬的金属-有机骨架，即 TYUT-96Cr，其具有前所未有的 N 2捕获能力，为 37.46 cm 3 cm -3和 N 2 /O 2 (5:95, v/v)选择性高达 26.95（298 K 和 1 bar），从而为所有报道的金属有机骨架和商业使用的骨架（Li-LSX 和 13X）设定了新的基准。突破实验揭示N个2可以从各种N-直接提取2 / O 2（79:21、50:50、5: 95 和 1:99 ，v/v）混合物，以 99.99% 的纯度提供了创纪录的 O 2生产规模。密度泛函理论计算和原位红外光谱研究表明，TYUT-96Cr 中的高密度开放 Cr (III) 位点可以充当有效的路易斯酸性位点，从而导致对 N 2的强亲和力。高 N 2吸附选择性、卓越的分离性能和超高的结构稳定性使这种多孔材料在这一重要的工业应用中具有巨大的潜力。
更新日期：2021-09-14
中文翻译：
用于记录 N2/O2 分离的具有高密度开放 Cr 位点的多孔金属-有机框架的构建
低浓度N 2的去除在高纯O 2的工业生产中具有重要意义和挑战性。在此，报道了一种基于铬的金属-有机骨架，即 TYUT-96Cr，其具有前所未有的 N 2捕获能力，为 37.46 cm 3 cm -3和 N 2 /O 2 (5:95, v/v)选择性高达 26.95（298 K 和 1 bar），从而为所有报道的金属有机骨架和商业使用的骨架（Li-LSX 和 13X）设定了新的基准。突破实验揭示N个2可以从各种N-直接提取2 / O 2（79:21、50:50、5: 95 和 1:99 ，v/v）混合物，以 99.99% 的纯度提供了创纪录的 O 2生产规模。密度泛函理论计算和原位红外光谱研究表明，TYUT-96Cr 中的高密度开放 Cr (III) 位点可以充当有效的路易斯酸性位点，从而导致对 N 2的强亲和力。高 N 2吸附选择性、卓越的分离性能和超高的结构稳定性使这种多孔材料在这一重要的工业应用中具有巨大的潜力。
京公网安备 11010802027423号