多孔金属有机框架化合物既能过滤NO2又能存储NH3

氨的处理，储存和运输需要昂贵的设备和特殊的预防措施，因为它具有腐蚀性和毒性。英国曼彻斯特的科学家发现，金属有机骨架MFM-300（Al）是一种多孔固体，不仅能有效地过滤有害的二氧化氮气体，而且还具有出色的氨储存能力。正如作者在AngewandteChemie期刊中所详述的，氨的可逆吸收和释放通过独特的吸附模式进行。

氨是植物必需的氮源，是一种基本化学物质。这种必不可少的化学品，合成氨反应，被称为“空气面包”。但是如何存储和处理这种资源呢？气态或液态形式具有腐蚀性和毒性。在压力或低温下储存和运输是昂贵且耗能的。多孔固体中的吸附，例如沸石或金属有机骨架，作为一种有效的氢储存策略，对氨来说可能是一种有趣的选择。

坚固的金属有机骨架MFM-300（铝）已被证明是空气中的有害污染物二氧化氮的有效过滤器。英国曼彻斯特大学的MartinSchröder和他的同事现在已经仔细研究了MFM-300（铝）吸收氨的能力。他们发现，在环境条件下，它可以吸收气态氨，其密度接近液态氨的密度。在零摄氏度左右，它甚至超过了这个密度。

MFM-300（Al）由氢氧化铝部分和联苯四羧酸有机配体组成，这些配体桥接铝位点以形成刚性的“酒架”框架，正如作者所诉，气体分子不在“酒瓶”中，而是存在于纳米通道和孔隙中。

基于静电相互作用确定了三种不同的结合模式—碱，氨与酸性中心结合。总共有四个与一个铝中心相关的氨分子和一个方形的“酒架”空隙，可以填充多达16个气体分子。科学家通过中子粉末衍射和细化确定了该结合模式，这种技术可以用原子分辨率解析结构细节。

作者发现氨分子的堆积几乎与液体一样致密，吸附是可逆的。他们说，填充和释放毛孔可达50次，而不会造成容量损失或框架恶化。

氨具有一种独特的吸附模式。在标记实验中，其中氨中的氢被氘取代，科学家们发现了孔壁中的氢氘交换。这表明吸附模式不能仅仅基于静电相互作用的纯物理吸附。还存在化学吸附，因为在界面处没有形成吸附剂键。“值得注意的是，MFM-300（Al）中氘代氨的吸附揭示了一种新型的吸附。”作者解释道，“快速的交换可能是有效氨摄取的原因之一。”

原文来自：phys.org，原文题目是：A robust material for the uptake and storage of ammonia at densities that come close to that of the liquefied gas，由材料科技在线团队汇总整理。