【MOF吸附SO2】：金属有机框架中二氧化硫的物理吸附和化学吸附以及其与水竞争吸附的原位单晶X射线衍射研究

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摘要：
EaStCHEM School Russell M. Main和Russell E. Morris老师等报道的这篇文章中（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 5, 3270–3278）研究了在Ni-MOF-74中硫化气体SO2的吸附过程，包括在室温下同时发现了化学吸附和物理吸附两种方式。利用高能量和流量的单晶X射线衍射技术，结合密度泛函理论（DFT）计算，进行实验和计算。发现了Ni-MOF-74中SO2的新的物理吸附位点，证实了SO2与Ni-MOF-74的相互作用及其在湿气流中的应用。

研究背景：
随着地球污染加剧，对SO2等有毒污染物的去除变得更加重要，但传统研究只关注化学吸附位点，忽视了物理吸附，缺乏对竞争性吸附的理解。MOF-74家族的研究提供了一种解决方案，作者通过实验和计算结合的方法，探究了SO2在Ni-MOF-74中的吸附机制，展示了其吸附效果和稳定性的优势。

实验部分：
利用单晶X射线衍射（scXRD）研究Ni-MOF-74在不同温度和压力下与SO2的吸附行为。
进行密度泛函理论（DFT）计算，验证和解释SO2的吸附能量及相互作用。在湿气气流中对Mg-MOF-74和Ni-MOF-74进行SO2吸附实验，使用红外光谱和粉末X射线衍射等技术进行表征。

实验小结：
通过scXRD发现了Ni-MOF-74中的新的SO2物理吸附位点，并证实了其在不同温度和压力下的吸附行为。DFT计算验证了该物理吸附位点的稳定性和重要相互作用。实验证实了Mg-MOF-74和Ni-MOF-74对SO2的吸附能力及稳定性，Ni-MOF-74表现出更好的稳定性。

结论：
作者的研究结果表明，Ni-MOF-74在SO2吸附方面具有潜在的应用优势，尤其在湿气气流中表现更为稳定和有效。作者认为进一步研究应该关注MOF材料的物理吸附机制，以及对SO2和水竞争性吸附的影响。

展望：
希望未来作者能够进一步研究不同MOF材料的SO2吸附性能，探究更多物理吸附位点，并比较其优劣。建议作者在湿气气流中的实验中加入对不同湿度和温度条件下的研究，以更全面地评估MOF材料在实际应用中的性能。

In Situ Single-crystal X-ray Diffraction Studies of Physisorption and Chemisorption of SO2 within a Metal–Organic Framework and Its Competitive Adsorption with Water
文章作者：Russell M. Main*, Simon M. Vornholt, Romy Ettlinger, Philip Netzsch, Maximillian G. Stanzione, Cameron M. Rice, Caroline Elliott, Samantha E. Russell, Mark R. Warren, Sharon E. Ashbrook, and Russell E. Morris*
DOI：10.1021/jacs.3c11847
文章链接： https://doi.org/10.1021/jacs.3c11847