电场诱导的MIL系列MOFs的非传统柔韧性及其在碳捕获中的应用

《Small》：Electric-Field Induced Unconventional Flexibility of MIL-Series MOFs and Its Application in Carbon Capture

金属有机框架材料在电场刺激下发生孔隙结构收缩，显著提升二氧化碳吸附性能与选择性。原位X射线分析证实MIL-53(Cr)等系列MOFs对电场响应具有普适性，其结构调控机制为精准控制吸附剂性能提供了新途径。

　　

摘要

多孔材料在催化和分离等应用中具有重要意义，这得益于其可定制的孔结构。当前的研究重点在于金属有机框架（MOFs），尤其是它们对外部刺激的动态结构响应能力。虽然热、压力和光刺激可以作为控制手段，但这些方法的实施存在一些局限性，如热传递效率低和材料兼容性受限。相比之下，电场（EFs）提供了一种有前景的替代刺激方式，能够克服质量/热传递障碍，从而提高材料的适用性。本研究探讨了拉瓦锡研究所（MIL）系列MOFs对电场的作用下的结构响应。体外和体内X射线分析表明，电场会导致MIL-53（Cr）发生不同于其他刺激引起的常规大孔/小孔转变的收缩现象。这种收缩增加了孔隙的电荷密度，并显著提升了CO₂的吸附性能和选择性。在多种MIL MOFs（MIL-53（Fe）、MIL-47（V）和MIL-101（Cr））中观察到的类似响应表明，这些材料普遍具有对电场的结构适应性。这些发现揭示了电场诱导的MIL系列MOFs结构变化的机制及其对气体吸附性能（尤其是CO₂捕获能力）的直接影响。该研究为利用电场实现精确的体内孔结构和功能控制提供了途径，为设计用于分离和催化的高级吸附剂开辟了新的前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。