柔軟な金属有機構造体Co(bdp)における可逆的ゲストテンプレート化によるほぼ完全なCO2/CH4選択性の達成

金属有機構造体（MOF）は、天然ガスからの二酸化炭素除去を含む工業用気体分離において最も有望な材料の一つであるが、吸着選択性の大幅な向上が依然として求められている。本研究では、平衡吸着実験を用い、柔軟な金属有機構造体であるCo(bdp)（bdp2- = 1,4-benzenedipyrazolate）が大きなCO2吸着容量を示し、2種類の気体の50:50混合気体下においてCH4をほぼ完全に排除することで、これらの条件下で極めて優れたCO2/CH4選択性をもたらすことを実証する。その場（in situ）粉末X線回折データは、この選択性が可逆的なゲストテンプレート化に起因することを示しており、構造体は拡張してCO2包接化合物を形成し、脱着時には非テンプレート相へと収縮する。CH4が支配的な雰囲気下では、Co(bdp)はCO2とともに微量のCH4を吸着することから、構造的に柔軟な材料において混合気体選択性を検討する際には、多成分測定によって関連するすべての圧力および組成範囲を研究することの重要性が強調される。総じて、これらの結果はCo(bdp)が有望なCO2/CH4分離材料となり得ることを示しており、気体分離用の柔軟な吸着剤のさらなる研究に向けた知見を提供するものである。