用于高选择性捕获气体的交互式网络

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京都大学研究所研究小组组长、化学家 Susumu Kitakawa 表示：“我们的工作通过在多孔配位聚合物 (PCP) 内有意组织孔隙几何形状、结构灵活性和分子级结合位点，展示了卓越的分子识别和分离性能。”综合细胞材料科学。

PCP，也称为金属有机框架 (MOF)，具有通过有机(碳基)连接基团连接在一起的金属离子或簇。选择不同的金属成分并调整有机基团的尺寸和结构可以创造出各种各样的晶体材料，这些材料含有具有精细控制的尺寸、结构和化学结合能力的孔。然而，这项新研究的成果还不止于此，当所需的分子与其结合时，孔就会适应。

京都团队的 Ken-ichi Otake 表示：“我们设计了一种带有波纹通道系统的柔性 PCP，它可以通过选择性地打开充当门的孔来与 CO 2分子相互作用并吸附 CO 2分子，只允许 CO 2通过。” 。他解释说，捕获CO 2特别具有挑战性，因为该分子的尺寸相对较小，并且对许多吸附材料的亲和力较低。

CO 2和PCP之间的相互作用所实现的技术术语是排斥歧视门控。这意味着选择作为提取目标的分子(在本例中为CO 2 )的结合会引发协同结构变化，从而增强结合并打开固相结构以让结合的分子进入。

该团队通过使用该系统从含有许多工业重要分子的混合物中收集CO 2来展示其系统的强大功能，这些分子包括氮气、甲烷、一氧化碳、氧气、氢气、氩气、乙烷、乙烯和乙炔。

在选择性气体捕获和再生的整个循环中，该工艺比现有方案的能源效率显着提高。这对于开发可支持低碳工业流程的更可持续的气体分离技术可能很重要。能源效率对于任何从大气中提取二氧化碳的大规模气候工程工作也至关重要。如果它们需要产生大量的能量来为提取、释放和存储的循环提供动力，那么这些将不是实际的选择。

该研究报告的第一作者、博士后研究员顾一帆表示：“在这一初步成功的基础上，未来的研究有望在广泛的选择性气体提取过程中取得更多用途的突破。”

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