嵌入金属–有机框架衍生碳中的CoNi合金纳米颗粒用于通过电荷转移效应高效分离氙气和氪气

摘要 氙气（Xe）和氪气（Kr）的分离是气体工业中最大的挑战之一，因为它们的分子结构相近且性质相似。基于能效的吸附分离使用化学稳定的碳吸附剂是一项有前景的技术。我们提出了一种使用MOF衍生金属碳吸附剂分离Xe/Kr的策略。M-鞘酸盐（M=Ni, Co）被用作前驱体，通过一步自还原热解法制备嵌入CoNi合金纳米颗粒的碳吸附剂。最佳的NiCo@C-700在已报道的碳吸附剂中表现出创纪录的IAST选择性（24.1）和亨利选择性（20.1）用于Xe/Kr。DFT计算、局部态密度计算、电荷密度差和Bader电荷分析显示，Xe与Ni或CoNi纳米颗粒的亲和力显著，这是由于Xe比Kr向金属转移更多电荷，从而提供更高的结合能。突破实验进一步验证了NiCo@C-700是Xe/Kr分离的有前景的候选材料。