一系列具有创纪录的SO2吸附深度脱硫的金属有机骨架

尽管选择性脱除SO₂在烟气脱硫和天然气净化中具有重要意义，但目前开发具有高捕集能力特别是低分压和良好循环稳定性的吸附剂仍然是一个挑战。

近日，浙江大学鲍宗必教授，美国得克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林教授报道了开发了一类具有丰富氢键供体修饰孔道的基于没食子酸根的等结构MOFs（M-gallate（M=Mg，Ni，Co）），用于通过多重氢键相互作用选择性识别和致密堆积SO₂。

本文要点

要点1. 以没食子酸为原料，形成了丰富的羟基修饰孔环境，Ni、Co和Mg-Gallate的高密度氢键给体分别高达8.44、8.18和8.15 nm^-3。这比最先进的MFM-600型（1.12 nm^-3）要高得多。此外，M-gallate表现出大小为（3.52-3.68)×(4.85-4.95) Å的三维相互连接的之字形通道，与SO₂的动力学直径（kinetic diameter）(4.11 Å)相当，因此对SO₂具有很强的微孔限制。

要点2. MOFs中多个O···H-O氢键和O···H-C氢键保证了SO₂分子在骨架内被牢牢抓住，而合适的孔径使SO₂紧密堆积，结果使得其吸收率和密度高达1.86 g cm⁻³，研究人员通过色散校正密度泛函理论（DFT）计算和一种负载SO₂单晶的X射线衍射证实了这一点。

要点3. 在极低的压力（0.002 bar）下，Co-gallate实现了对SO₂的超高吸附吸收（6.13 mmol cm⁻³），性能优于所有已报道的最先进的MOFs。同时，具有创记录的SO₂/CO₂的IAST选择性（对Mg-gallate而言，达到325）和SO₂/N₂（>1.0 × 10⁴）和SO₂/CH₄（>1.0 × 10⁴）的超高选择性。此外，Mg-gallate在5次循环后表现出几乎不变的穿透性能，表明这些MOFs具极强的循环稳定性。