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ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS:ZIF-8中依赖于晶面的水分子团簇实现了高效甲烷储存

在温和条件下实现固态甲烷(CH₄)的高体积存储容量仍然是车辆应用的一大挑战。

ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS ZIF-8中依赖于晶面的水分子团簇实现了高效甲烷储存科研论文示意图
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研究内容摘要

在温和条件下实现固态甲烷(CH₄)的高体积存储容量仍然是车辆应用的一大挑战。尽管金属有机框架(MOFs)展现出优异的CH₄物理吸附动力学性能,但大多数MOFs在低于6.5 MPa的压力下仍无法达到美国能源部(DOE)设定的263 v/v的目标。本文提出了一种策略,通过调控MOF的暴露晶面来促进其表面笼形化合物的形成,从而实现MOF吸附和笼形CH₄存储的高效结合。我们发现,立方ZIF-8暴露的{100}晶面能够诱导极性水分子组装成结构化的簇,并进一步包裹CH₄分子,这归因于静电相互作用和范德华效应。最终,立方ZIF-8促进了暴露晶面上CH₄笼形化合物的大量生成,并维持了孔隙内对CH₄的物理吸附容量。在固定床系统中,预湿立方 ZIF-8 可以有效地储存 CH4 ,在 5 MPa 下记录的容量为 343 v/v,超过了美国能源部的目标。 本页依据已公开发表信息和站内作品图整理,展示论文题目、期刊和 DOI 等可公开信息,不展示客户姓名、未公开实验数据和未授权细节。

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