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使用金属有机框架在室温下回收氙气。

Xenon Recovery at Room Temperature using Metal-Organic Frameworks.

作者信息

Elsaidi Sameh K, Ongari Daniele, Xu Wenqian, Mohamed Mona H, Haranczyk Maciej, Thallapally Praveen K

机构信息

Physical and Computational Science Directorate, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, 99352, USA.

Chemistry Department, Faculty of Science, Alexandria University, P. O. Box 426 Ibrahimia, Alexandria, 21321, Egypt.

出版信息

Chemistry. 2017 Aug 10;23(45):10758-10762. doi: 10.1002/chem.201702668. Epub 2017 Jul 24.

DOI:10.1002/chem.201702668
PMID:28612499
Abstract

Xenon is known to be a very efficient anesthetic gas, but its cost prohibits the wider use in medical industry and other potential applications. It has been shown that Xe recovery and recycling from anesthetic gas mixtures can significantly reduce its cost as anesthetic. The current technology uses series of adsorbent columns followed by low-temperature distillation to recover Xe; this method is expensive to use in medical facilities. Herein, we propose a much simpler and more efficient system to recover and recycle Xe from exhaled anesthetic gas mixtures at room temperature using metal-organic frameworks (MOFs). Among the MOFs tested, PCN-12 exhibits unprecedented performance with high Xe capacity and Xe/O , Xe/N and Xe/CO selectivity at room temperature. The in situ synchrotron measurements suggest that Xe is occupies the small pockets of PCN-12 compared to unsaturated metal centers (UMCs). Computational modeling of adsorption further supports our experimental observation of Xe binding sites in PCN-12.

摘要

已知氙是一种非常高效的麻醉气体,但其成本阻碍了它在医疗行业和其他潜在应用中的更广泛使用。研究表明,从麻醉气体混合物中回收和循环利用氙可显著降低其作为麻醉剂的成本。目前的技术使用一系列吸附柱,随后进行低温蒸馏以回收氙;这种方法在医疗设施中使用成本高昂。在此,我们提出了一种更简单、更高效的系统,在室温下使用金属有机框架(MOF)从呼出的麻醉气体混合物中回收和循环利用氙。在所测试的MOF中,PCN-12在室温下表现出前所未有的性能,具有高氙容量以及对Xe/O₂、Xe/N₂和Xe/CO₂的选择性。原位同步加速器测量表明,与不饱和金属中心(UMC)相比,氙占据了PCN-12的小孔穴。吸附的计算模型进一步支持了我们对PCN-12中氙结合位点的实验观察。

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