稳定簇基MOF中[Cu₁₀O（OH）₁₂]⁶⁺与无序SiF₆^2-动态关联影响选择性吸附

摘要

本文以水热稳定的铜簇基金属-有机框架材料{[Cu₁₀（μ₆-O）(μ₃-OH)₁₂（dip）₄（H₂O）₄]（H₂O）₁₃H₂（SiF₆）₄}（NTU-85）为研究对象，重点探究SiF₆^2-作为动态抗衡离子的功能特性。单晶结构分析表明，其孔道中SiF₆^2-阴离子被Cu₁₀簇中的μ₃-OH协同孔内晶格水分子和配位水分子以氢键方式固定。加热去除晶格水和配位水后，SiF₆^2-失去与晶格水及配位水的氢键作用而展示出无序态，但仍与Cu簇保持弱作用并形成动态关联，在葫芦状的微孔（0.48～0.83 nm）环境内充当动态性的电负性识别位点。在OH^-位点以及动态SiF₆^2-的协同作用下，这种复合孔系统在298 K下对可极化的气体小分子表现出优越的吸附性能，如乙炔40.0 cm³/g,二氧化碳36.5 cm³/g,而对具有低可极化率和非极性气体分子展现较低吸附能力，如乙烯24.3 cm³/g、甲烷8.7 cm³/g,氮气1.6 cm³/g。理想吸附溶液理论（IAST）评估了C₂H₂/C₂H₄、CO₂/CH₄和CO₂/N₂的选择性值分别为12.7、70.1、34.7,表明动态的抗衡SiF₆^2-离子通过局部静电相互作用或偶极-四极作用对可极化乙炔和二氧化碳具有选择性吸附作用，对极性气体分离技术发展具有一定参考价值。

关键词

稳定簇基MOF / [Cu₁₀O（OH）₁₂]⁶⁺核 / SiF₆^2-抗衡离子 / 动态关联 / 选择性吸附