The past 20 years have seen remarka

The past 20 years have seen remarkable progress in the design, synthesis, and characterization of metal–organic frameworks (MOFs) owing to their enormous structural and chemical diversity and their potential applications in gas storage, ion exchange, molecular separation, and heterogeneous catalysis. [67–79] These microporous crystalline solids are composed of organic bridging ligands or “struts” coordinated to metal-based nodes to form a three-dimensional extended network with uniform pore diameters typically in the range 3 to 20 #. [80–85] The nodes generally consist of one or more metal ions (e.g., Al 3+, Cr 3+, Cu2+, or Zn2+) to which the organic bridging ligands coordinate through a specific functional group (e.g., carboxylate, pyridyl). The intense current research efforts towards industrial applications of MOFs in gas storage, separation, and catalysis is attributed to their unique structural properties, including: robustness, high thermal and chemical stabilities, unprecedented internal surface areas (up to 5000 m2 g!1 ), high void volumes (55– 90%), and low densities (from 0.21 to 1.00 gcm!3 ), which can be maintained upon evacuation of the guest molecules from the pores. [86] The regular monodisperse nature of the crystalline array of micropores is a key feature that distinguishes these systems from other porous materials (e.g., polymers, mesoporous silicas, carbons, etc.). In addition, the ability to modulate systematically the pore dimensions and surface chemistry within metal–organic frameworks[87] is a feature that was previously largely absent in zeolite materials. Here, we focus on four sub-sets of metal–organic frameworks, namely those which contain open metal sites, interpenetrated frameworks, flexible frameworks, and surface-functionalized frameworks. The high surface area-to-weight ratio of MOFs is such that they have enhanced capacities for CO2 capture at moderate pressures compared with zeolites. While zeolites possess higher storage capacities at pressures of less than 10 bar, it has been projected that their maximum capacities are limited to one third those of MOFs at pressures greater than 10 bar. [8] The capacities of metal–organic frameworks up to high pressures scale with the amount of active area per unit weight: activated carbon has an active area of 400– 1000 m2 g!1 , zeolites of up to 1500 m2 g!1 , and frameworks of 1500–4500 m2 g!1 . [8] In addition to the adsorption capacity, the selectivity is a principal property relevant to adsorptive gas separation, and is determined by an interplay of factors including the molecular sieving effect, the thermodynamic equilibrium effect, and the kinetic effect.[16] While the mechanism for CO2 capture and separation can often be determined predominantly by one of these factors, it is more often the case that a synergistic combination of effects is operative. Table 2 summarizes the examples of metal–organic frameworks reported to date that have been explored for applications in CO2/N2 (postcombustion), CO2/H2 (precombustion) or CO2/CH4 (natural gas sweetening) separations. The peak gravimetric adsorption for CO2 has been reported in frameworks with high surface areas and pore diameters of greater than 15 #. The framework [Zn4O(btb)2] (MOF-177, btb3! = 1,3,5-benzenetribenzoate) with a surface area (SA) of 4500 m2 g!1 exhibits the highest capacity for CO2, taking up 33.5 mmolg!1 at 32 bar.[88] By comparison, the benchmark material zeolite 13X adsorbs 7.4 mmol g!1 at 32 bar (Table 2).[88] High surface area frameworks such as [Cu2(BPnDC)2(bpy)] (SNU-6, bpy = 4,4’-bipyridine, BpnDC2! = benzophenone-4,4’-dicarboxylate, SABET= 2590 m2 g!1 ) also possess a high CO2 uptake capacity and preferential CO2 adsorption over CH4.

Kết quả (Việt) 1:

20 năm qua đã thấy sự tiến bộ đáng kể trong việc thiết kế, tổng hợp, và các đặc tính của các khuôn khổ hữu cơ-kim loại (MOFs) do của sự đa dạng về cấu trúc và hóa học lớn và các ứng dụng tiềm năng trong khí lí, trao đổi ion, phân tử ly thân và xúc tác không đồng nhất. [67-79] Các chất rắn kết tinh lụa được tạo thành từ hữu cơ chuyển tiếp ligand hoặc "lập" phối hợp kim loại dựa trên nút để tạo thành một ba chiều mở rộng mạng lưới với đồng phục lỗ đường kính thông thường trong phạm vi # 3-20. [80-85] Các nút nói chung bao gồm một hoặc nhiều ion kim loại (ví dụ như, Al 3 +, Cr 3+, Cu2 + hoặc Zn2 +) mà chuyển tiếp ligand hữu cơ phối hợp thông qua một nhóm chức cụ thể (ví dụ như, carboxylate, pyridyl). Cường độ cao nỗ lực nghiên cứu hiện tại đối với ứng dụng công nghiệp của MOFs trong khí lí, ly thân và xúc tác là do các thuộc tính cấu trúc độc đáo, bao gồm: mạnh mẽ, cao nhiệt và hóa học stabilities, chưa từng thấy khu vực nội bộ bề mặt (lên đến 5000 m2 g! 1), cao khoảng trống tập (55-90%), và mật độ thấp (từ 0,21 để 1,00 gcm! 3), mà có thể được duy trì khi sơ tán của các phân tử đánh từ các lỗ chân lông. [86] tính chất thường xuyên monodisperse của mảng lỗ, tinh thể là một tính năng quan trọng mà phân biệt các hệ thống từ các vật liệu xốp khác (ví dụ như, polyme, mesoporous silicas, cacbon, vv). Ngoài ra, khả năng để điều chỉnh hệ thống các kích thước lỗ chân lông và hóa học bề mặt trong khuôn khổ hữu cơ-kim loại [87] là một tính năng mà trước đó là phần lớn vắng mặt trong vật liệu zeolite. Ở đây, chúng tôi tập trung vào bốn tiểu bộ khung kim loại-hữu cơ, cụ thể là những người có chứa mở kim loại các trang web, interpenetrated khung, khung linh hoạt, và các khuôn khổ ngành bề mặt. Tỷ lệ tích trọng lượng bề mặt cao MOFs là như vậy mà họ đã nâng cao năng lực cho CO2 chụp ở áp suất trung bình so với zeolit. Trong khi zeolit có cao năng lực lưu trữ ở áp suất ít hơn 10 thanh, nó đã được dự kiến của khả năng tối đa được giới hạn đối với một phần ba những người MOFs ở áp suất lớn hơn 10 bar. [8] Các năng lực của các khuôn khổ hữu cơ-kim loại lên đến áp suất cao có quy mô với số tiền của các khu vực hoạt động cho một đơn vị trọng lượng: than hoạt tính có diện tích hoạt động của 400 – 1000 m2 g! 1, zeolit lên đến 1.500 m2 g! 1, và các khuôn khổ của 1500-4500 m2 g! 1. [8] Ngoài việc năng lực hấp phụ, chọn lọc là một tài sản chính có liên quan đến bộ khí tách, và được xác định bởi một hổ tương tác dụng yếu tố bao gồm các hiệu ứng sieving phân tử, tác dụng cân bằng nhiệt và có hiệu lực động lực. [16] trong khi cơ chế để nắm bắt CO2 và tách thường có thể được xác định chủ yếu bởi một trong những yếu tố này, nó thường xuyên hơn là trường hợp là một sự kết hợp hiệp đồng tác dụng tác. Bảng 2 tóm tắt các ví dụ của các kim loại-hữu cơ khuôn khổ báo cáo đến nay đã được khám phá cho các ứng dụng trong CO2/N2 (postcombustion), CO2/H2 (precombustion) hoặc đứt CO2/CH4 (khí tự nhiên ngọt). Hấp phụ trọng cao điểm cho khí CO 2 đã được báo cáo trong khuôn khổ với khu vực bề mặt cao và đường kính lỗ lớn hơn 15 #. Khuôn khổ [Zn4O (btb) 2] (MOF-177, btb3! = 1,3,5-benzenetribenzoate) với một diện tích bề mặt (SA) của 4500 m2 g! 1 thể hiện năng lực cao nhất nhất CO2, chiếm 33,5 mmolg! 1 tại 32 bar. [88] bằng cách so sánh, điểm chuẩn tài liệu zeolite 13 X adsorbs 7.4 mmol g! 1 lúc 32 bar (bảng 2). [88] diện tích bề mặt cao khung như [Cu2(BPnDC)2(bpy)] (SNU-6, bpy = 4, 4'-bipyridine, BpnDC2! = benzophenone-4, 4'-dicarboxylate, SABET = 2590 m2 g! 1) cũng có một cao CO2 hấp thu năng lực và ưu đãi CO2 hấp phụ trên CH4.

Kết quả (Việt) 2:

Trong 20 năm qua đã chứng kiến ​​sự tiến bộ đáng kể trong việc thiết kế, tổng hợp, và đặc tính của khung kim loại hữu cơ (MOFs) do sự đa dạng về cấu trúc và hóa chất khổng lồ của họ và các ứng dụng tiềm năng của họ trong lưu trữ khí, trao đổi ion, tách phân tử, và xúc tác không đồng nhất. [67-79] Những chất rắn kết tinh vi xốp gồm các phối tử cầu nối hữu cơ hay "thanh chống" phối hợp với các nút dựa trên kim loại để tạo thành một mạng lưới mở rộng ba chiều với đường kính lỗ chân lông đồng phục thường trong khoảng 3-20 #. [80-85] Các nút thường bao gồm một hoặc nhiều các ion kim loại (ví dụ, Al 3+, Cr 3+, Cu2 +, Zn2 + hay) mà các phối tử cầu nối hữu cơ phối hợp thông qua một nhóm chức năng cụ thể (ví dụ, carboxylate, pyridyl) . Các nỗ lực nghiên cứu hiện tại mãnh liệt đối với các ứng dụng công nghiệp của MOFs trong lưu trữ khí, tách, và xúc tác là do tính chất cấu trúc độc đáo của họ, bao gồm: (! Lên đến 5000 m2 g 1) vững mạnh, sự ổn định nhiệt và hóa học cao, chưa từng khu vực bề mặt nội bộ, lượng cao void (55- 90%), và mật độ thấp (0,21-1,00 GCM! 3), mà có thể được duy trì khi sơ tán của các phân tử của khách từ các lỗ chân lông. [86] Bản chất monodisperse thường xuyên của các mảng tinh thể của vi lỗ là một tính năng quan trọng mà phân biệt các hệ thống từ các vật liệu xốp khác (ví dụ, polyme, silicas mao, cacbon, vv). Ngoài ra, khả năng điều chỉnh một cách hệ thống các kích thước lỗ chân lông và bề mặt hóa học trong khung kim loại hữu cơ [87] là một tính năng mà trước đây hầu như vắng mặt trong các vật liệu zeolit. Ở đây, chúng tôi tập trung vào bốn tiểu bộ khung kim loại hữu cơ, cụ thể là những người có chứa các trang web mở kim loại, khung interpenetrated, khuôn khổ linh hoạt, và các khuôn khổ bề mặt chức hóa. Các bề mặt cao tỷ lệ diện tích trên trọng lượng của MOFs là như vậy mà họ đã tăng cường năng lực thu giữ CO2 ở áp suất vừa phải so với zeolit. Trong khi zeolit ​​có khả năng lưu trữ cao hơn ở áp suất nhỏ hơn 10 bar, nó đã được dự báo khả năng tối đa của họ được giới hạn đến một phần ba những người của MOFs ở áp suất lớn hơn 10 bar. [8] Năng lực của khung kim loại hữu cơ lên ​​đến áp suất cao quy mô với số lượng khu vực hoạt động mỗi đơn vị trọng lượng:! Carbon hoạt tính có một khu vực hoạt động của 400- 1000 m2 g 1, 1 zeolit ​​lên đến 1500 m2 g, và các khuôn khổ của 1500-4500 m2 g! 1. [8] Ngoài các khả năng hấp phụ, độ chọn lọc là một tài sản chủ yếu có liên quan để hấp phụ tách khí, và được xác định bởi sự tác động lẫn các yếu tố bao gồm cả các hiệu ứng phân tử sàng, hiệu quả cân bằng nhiệt động lực học, và các hiệu ứng động học. [16] Trong khi cơ chế thu giữ CO2 và tách thường có thể được xác định chủ yếu bởi một trong những yếu tố, đó là thường xuyên hơn những trường hợp đó là một sự kết hợp hiệp đồng tác dụng là phẫu thuật. Bảng 2 tóm tắt các ví dụ về các khung kim loại hữu cơ báo cáo đến nay đã được thăm dò cho các ứng dụng trong CO2 / N2 (postcombustion), CO2 / H2 (precombustion) hoặc CO2 / CH4 (khí tự nhiên làm ngọt) phân ly. Sự hấp thụ trọng lực đỉnh cao cho CO2 đã được báo cáo trong khuôn khổ với diện tích bề mặt cao và đường kính lỗ chân lông lớn hơn 15 #. Khung [Zn4O (BTB) 2] (MOF-177, btb3! = 1,3,5-benzenetribenzoate) với diện tích bề mặt (SA) của 4500 m2 g! 1 cuộc triển lãm công suất cao nhất cho CO2, chiếm 33,5 mmolg! 1 tại 32 quán bar. [88] Để so sánh, điểm chuẩn vật chất zeolite 13X adsorbs 7.4 mmol g! 1 ở 32 bar (Bảng 2). [88] bề mặt cao khuôn khổ khu vực như [Cu2 (BPnDC) 2 (bpy)] ( SNU-6, bpy = 4,4'-bipyridine, BpnDC2! = benzophenone-4,4'-dicarboxylate, SABET = 2590 m2 g! 1) cũng sở hữu một năng lực hấp thụ CO2 cao và ưu đãi hấp phụ CO2 hơn CH4.