具有S型通道三角笼窗口结构的金属有机框架材料高效捕获痕量氪的研究

本文报道了一种新型金属有机框架(MOF)材料Cd(ATPA(4,4′-BD))，其独特的S型通道三角笼窗口结构在273.15K和1.0 bar条件下对Kr的吸附量达29.24 cm3/g，突破性实验证实该材料对Kr/N2体系具有优异分离选择性。研究揭示了形状选择性与静电吸引的协同作用机制，为核废料中惰性气体分离提供了创新解决方案。

　　

Highlight亮点

本研究开发的Cd(ATPA(4,4′-BD))材料展现出革命性的S型通道三角笼窗口结构，其捕获痕量Kr的能力犹如分子级别的"氪磁铁"，在1个大气压下可实现29.24 cm³/g的惊人吸附量——相当于每克材料能吸附约1.3×10²¹个Kr原子！

XPS and SEM analysis X射线光电子能谱与扫描电镜分析

XPS深度解析揭示了材料中C、N、O、F、S和Cd元素的精密配位（图S4a）。高分辨C 1s谱图中284.16 eV处的特征峰如同分子指纹，证实了sp²杂化碳网络的形成，而290.38 eV处的"分子灯塔"信号则指向强电子离域体系。

Conclusion结论

这项研究成功构建了具有互穿结构的MOF材料，其S型通道就像分子高速公路，而三角笼窗口则充当精密筛网，实现了Kr/N₂的高效分离。该材料在10%高浓度Kr条件下仍保持稳定，堪称核废料处理的"分子净化器"。