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高純度或濃縮純度的氧氣用于許多行業，主要是從空氣的低溫蒸餾中生產出來的，這是一個極其耗資和能源的過程。人們對O₂選擇性空氣分離的新方法的開發非常感興趣，包括使用具有配位不飽和金屬中心的金屬?有機骨架，該骨架可以通過電子轉移選擇性地將O₂結合在N₂上。然而，這些材料中的大多數只有在低溫下才表現出可察覺和/或可逆的吸氧能力，并且它們的開放金屬中心也是空氣中存在的水的潛在的強結合部位。

在這里，加州大學伯克利分校Jeffrey R. Long研究了Cu^I-MFU-4L(Cu_xZn_5?xCl_4?x(btdd)₃；h2btdd=bis(1H-1，2，3-triazo[4，5-b]，[4‘，5’-i])二苯并[1，4‘]二惡英)骨架，它在室溫下與O₂可逆結合。

文章要點

1）研究人員為該材料開發了一種優化的合成方法，以獲得高密度的三角錐體CuI位，并且表明，即使在水存在的情況下，這種材料也可以在25 °C下可逆地從空氣中捕獲O₂。

2）當暴露在100%相對濕度的空氣中時，Cu^I-MFU-4L在動態突破條件下的重復循環過程中保持恒定的氧氣容量。雖然這種材料同時吸附氮氣，但氧氣和氮氣脫附動力學的差異允許在相對溫和的再生條件下分離出高純度的氧氣(>99%)。

3）光譜、磁學和計算分析表明，O₂與銅(I)位結合形成銅(II)?超氧化物部分，呈現溫度相關的側向和端向結合模式。

總體而言，這些結果表明，即使沒有除濕，Cu^I-MFU-4L也是一種很有前途的從環境空氣中分離氧氣的材料。

參考文獻

Kurtis M. Carsch, et al, Selective Adsorption of Oxygen from Humid Air in a Metal?Organic Framework with Trigonal Pyramidal Copper(I) Sites, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c10753

https://doi.org/10.1021/jacs.3c10753