Einlagerung und Abtrennung von SO2‐Spuren in Metall‐organischen Gerüstverbindungen durch präsynthetische Anpassung der Porenumgebung mit Methylgruppen

Wir berichten über eine präsynthetische Porenumgebungs‐Design‐Strategie zur Herstellung stabiler Methyl‐funktionalisierter Metall‐organischer Gerüstverbindungen (MOFs) für eine bevorzugte SO2‐Bindung und damit verbesserte SO2‐Adsorption bei niedrigem (Partial‐)Druck und SO2/CO2‐Trennung. Die verbesserte Sorptionsleistung wird erstmals auf eine optimale Porengröße durch Erhöhung der Methylgruppendichte am Benzoldicarboxylat‐Linker in [Ni2(BDC‐X)2DABCO] (BDC‐X=Mono‐, Di‐ und Tetramethyl‐1,4‐benzoldicarboxylat/Terephthalat; DABCO=1,4‐Diazabicyclo[2,2,2]octan) zurückgeführt. Monte‐Carlo‐Simulationen und Ab‐initio‐Dichtefunktionaltheorie(DFT)‐Berechnungen zeigen die Schlüsselrolle der Methylgruppen innerhalb der Porenoberfläche für die bevorzugte SO2‐Affinität gegenüber dem Stamm‐MOF. Das SO2‐Abtrennungspotential durch Methyl‐funktionalisierte MOFs wurde durch Gas‐Sorptionsisothermen, IAST‐Berechnungen, simulierte und experimentelle Durchbruchskurven und DFT‐Berechnungen validiert. Die präsynthetische Porenumgebungs‐Anpassung wurde als Strategie angewendet, um die Niederdruck‐SO2‐Affinität auf stabilen isostrukturellen Methyl‐funktionalisierten MOFs durch Kontrolle der Methylgruppendichte zu verbessern. Die erhöhte Niederdruck‐SO2‐Aufnahme und SO2‐Abscheidung wurde erreicht. Diese Arbeit zeigt eine einfache Strategie, um maßgeschneiderte MOF‐Adsorptionsmittel für anspruchsvolle Gasreinigungsanwendungen zu erhalten.