前言
二氧化硫（SO2）是一種無色、不可燃的有毒氣體。超過100ppm的暴露量足以致死。成年人即使在較低濃度（175 ppb）的SO2中短暫暴露，也會引起強烈的身體不適或呼吸困難。國際衛(wèi)生組織（WHO）已經(jīng)將SO2列為一種有害空氣污染物。但工業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致大氣中的SO2污染物逐年大量增加。發(fā)展新型SO2清除技術(shù)勢在必行。近日，來自墨西哥國立自治大學(xué)和英國利物浦大學(xué)的研究人員在Angew.Chem. Int. Ed.報道了一種可高效捕集SO2氣體的多孔有機分子籠材料。
圖1 CC3R、RCC3和FT-RCC3的晶體結(jié)構(gòu)
實驗結(jié)果分析
氣體吸附實驗表明（如圖2）：CC3R在298K、1bar時，對SO2氣體的吸附量為2.78 mmol g-1；吸附曲線為Type-1型，沒有回滯環(huán)，表明CC3R以物理方式吸附SO2分子，該過程是可逆的。相比CC3R，RCC3具有更高的SO2吸附能力，在298K、1bar時，吸附量為12.34mmolg-1，幾乎與一些MOF材料持平，比如MFM-601和SIFSIx-1；RCC3的吸附等溫線是一個開放的回滯環(huán)，表明該仲胺型RCC3對SO2的吸附是不可逆的。叔胺型6FT-RCC3具有最高的SO2吸附能力，在298K、1bar時吸附量為13.68 mmol g-1,僅低于個別MOF材料，如MOF-177等，即使在較低氣壓下（0.1bar），也具有極高吸附量（8.67 mmol g-1），表明該材料具有在空氣中捕集低濃度SO2的能力；6FT-RCC3的吸附等溫線也是Type-1型，且具有小回滯環(huán)，說明該吸附過程也是可逆的；進一步實驗表明，吸附在6FT-RCC3內(nèi)部的SO2分子可以在353K脫附，且該吸附-脫附循環(huán)可以至少進行50次以上。吸附熱計算表明，RCC3具有最高的吸附熱，6FT-RCC3次之，CC3R最小。這些結(jié)果充分說明，6FT-RCC3在吸附SO2氣體方面具有最佳的性能。
圖2 CC3R、RCC3、6FT-RCC3的氣體吸附等溫線
圖3 三種有機多孔籠的不同吸附模式
結(jié)論
參考文獻
https://doi.org/10.1002/anie.202104555
