一句话总结

西安交通大学马和平教授采用刚性超微孔 MOF 材料UTSA-280，在液氮温度（77 K）下实现对氖的超高容量吸附与创纪录 Ne/He 选择性，可直接从高纯氦中深度脱除痕量氖，大幅降低超纯氦纯化能耗。相关工作发表在Advanced Functional Materials。

一句话介绍研究背景

采用刚性超微孔 MOF 材料UTSA-280，在液氮温度（77 K）下实现对氖的超高容量吸附与创纪录 Ne/He 选择性，可直接从高纯氦中深度脱除痕量氖，大幅降低超纯氦纯化能耗。

实验方法

半导体、低温超导等领域亟需6N 级超纯氦，但氦 / 氖动力学直径与沸点极近，传统吸附剂在 77 K 下选择性与容量不足，需在 < 50 K 深冷操作，能耗极高，亟需可在液氮温区高效分离 Ne/He 的新材料。

图文解析

图 1 (a) 脱除客体水分子后 UTSA-280 的晶体结构；(b) UTSA-280 孔道横截面结构；(c) 273 K 下 UTSA-280 的 CO₂吸附–脱附等温线；(d) 基于 273 K CO₂吸附等温线计算的 UTSA-280 微孔孔径分布（红色）与孔体积贡献（蓝色）。

图 2 (a) UTSA-280（77、87 K）与商业吸附剂（77 K）的 Ne 吸附等温线对比；(b) UTSA-280（77、87 K）与商业吸附剂（77 K）的 He 吸附等温线对比；(c) 77、87 K 下 UTSA-280 与 6 种商业吸附剂对 Ne/He（0.1/99.9，v/v%）的 IAST 选择性对比（100 kPa）；(d) UTSA-280 与商业吸附剂的 Ne 吸附容量–选择性综合对比；(e) 77 K 下 Ne 在 UTSA-280 上的吸附动力学；(f) 77 K 下 He 在 UTSA-280 上的吸附动力学。

图 3 (a,b) DFT 计算 UTSA-280 与吸附 Ne (a)、He (b) 后的结合能；(c) GCMC 模拟得到的 77 K 下 UTSA-280 单胞内 Ne 与 He 平均吸附量；(d) UTSA-280 与其他吸附材料的 Ne 吸附热对比。

图 4 (a) 77 K、20 mL/min 流速下 UTSA-280 对 Ne/He（0.1/99.9，v/v%）混合气的动态穿透曲线；(b) 穿透后 298 K 下纯 He 吹扫脱附 Ne 曲线；(c) 77 K 下 5 次穿透–再生循环曲线；(d) 实验穿透曲线与 Aspen 模拟结果对比；(e) 工业规模固定床在不同压力下的 Ne 动态吸附模拟；(f) 0.5 MPa 下工业床层中 Ne 吸附量的时空分布。

文章来源：架见

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75261

文章中 气体吸附测试数据	测试内容	参考仪器
	273K CO₂吸附 比表面积 及孔径分布 （静态容量法）	BSD-660系列  全自动高通量 高性能气体吸附 及微孔分析仪
	Ne的 吸附等温线
	77K Ne的 吸附动力学曲线	高压气体吸附 及恒压吸附速率仪
	Ne/He 混合气体的 多组分竞争 吸附穿透曲线	BSD-MAB 多组分竞争吸附 穿透曲线分析仪
	Ne/He 混合气体 穿透吸附后 的Ne脱附曲线

贝士德 吸附表征 全系列测试方案

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