《表1 一些代表性多孔HOFs的比表面积和应用》

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《多孔氢键有机框架(HOFs):现状与挑战》


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a根据N2吸附等温线计算的BET比表面积(77 K);b基于CO2吸附等温线计算的BET比表面积(195 K);c Langmuir比表面积;d理论计算的比表面积;e基于CO2吸附等温线计算的BET比表面积(273 K).

氨气是化肥和医药工业不可或缺的原料,也可以作为氢源,氨气同样也是一种有毒的气体,开发具有选择性吸附氨气的多孔材料具有非常重要的意义.Hong等[104]首次报道了一例具有氨气吸附的HOF材料(KUF-1,图10).KUF-1是由S3+G构筑而成的,在它的结构中,S3与G之间通过高密度的氢键相连接从而形成三维的框架结构(图10a).KUF-1基本不吸附N2、H2和O2(图10b),但却可以明显吸附NH3(图10c).在283 K和1×105 Pa的条件下,KUF-1a的氨气吸附等温线为典型的I类型,其氨气吸附量达到0.97 mmol·g-1.值得注意的是,在298 K的条件下,KUF-1a的氨气吸附等温线变为S形,其氨气吸附量从6.5×104 Pa时的3.41mmol·g-1迅速升到1×105 Pa时的6.67 mmol·g-1.S形的吸附等温线可以归为V型吸附类型,该吸附类型使得KUF-1a具有较高氨气工作容量和较温和的再生条件.由于吸附类型的改变,尽管工作温度从283 K升到高298 K,KUF-1a的氨气吸附量却提升了7倍(1×105 Pa).粉末XRD精修的结果表明,随着NH3吸附量的不断增加,KUF-1a的晶胞体积却从2.0057 nm3减小到1.9891nm3,而脱附后KUF-1a的晶胞体积得以恢复.作者推测,在283 K的条件下,NH3主要吸附于KUF-1a晶体的表面上;而在298 K时,NH3则进入KUF-1a晶体的内部,并与KUF-1a框架形成多重氢键,最终表现出了V型的吸附类型.此外,KUF-1a在连续5次吸附循环后,其氨气的吸附量基本没有降低.因此,KUF-1a非常有希望实际用于NH3的吸附.