【复合材料信息】构建超稳定锆基金属-有机框架，用于高效、除湿、制冷。

01-06 06:20

空调系统在工业和人们的日常生活中得到了广泛的应用。然而，社会对空调系统的高度依赖也导致了臭氧空洞、温室效应和热岛效应等全球能源需求的急剧增加和严重的环境问题。所以，高能效空调系统的开发环境友好，对节能降耗和碳中和目标具有重要意义。金属-有机多孔结构已成为新一代高性能吸附除湿工业制冷的研究热点，因其固有的多孔特性、优异的基元设计性和独特的水分智能吸附/分析行为。但是，设计与合成具有优良的水吸附工作能力和水吸附-分析循环稳定金属-有机多孔结构仍是一个重要挑战。

锆基金属-有机多孔结构通常表现出比传统低价金属-有机材料更好的水稳定性，因为它强大的配位键能和多配位键集成。即便如此，能承受多次水吸附-分析工作周期的锆基金属-有机多孔结构仍然极其有限，极大地限制了高性能水吸附材料的合成和快速发展。因此，开发新的有机/无机基元设计策略，从分子层面了解其对材料水吸附稳定性的影响机制，对于实现性能稳定、多孔结构的高效开发具有重要意义。在这项工作中，上海交通大学巩伟副教授和崔勇教授团队联合美国西北大学Omar Farha教授报道称，通过有机基元的扩展和扩展策略，可以有效提高配体的结构刚度，有效提高锆基金属-有机多孔结构水的吸附-分析循环稳定性。准备好的材料(SJTU-200)在40-60%的湿度范围内显示出优异的水吸附工作能力，在至少200次循环后，材料的晶态和多孔性能得到完美保持。脱附动力学试验表明，在常温下，孔内水分子可在10分钟内完全脱附，在80分钟内完全脱附。 ℃下5分钟即可完全脱附，说明该材料具有优异的水吸附-分析动力学，在智能控制封闭空间湿度、吸附制冷等方面优于传统无机多孔结构。

进一步研究发现，SJTU-200水吸附-分析循环稳定性的提高取决于有机基元和无机锆簇之间的刚度协同，以及由刚性较强的有机基元和连接数较低的锆簇组成的锆基材料。(SJTU-201)仍然表现出较差的水吸附循环稳定性，这表明有机/无机基元的协同设计对提高材料水吸附循环稳定性尤为重要。在标准条件下，可提供15-200的SJTU-200吸附制冷计算说明 ℃水冷介质导出，制冷系数高达0.96，制冷功率优异；更重要的是，这种材料可以在极低的驱动下稳定(50) 在℃下实现制冷循环，不仅扩大了制冷应用领域，而且能有效地利用巨大的废热资源，如低档工业废热、发动机废热、太阳能等，在能量回收、节能降耗等方面也具有重要意义。另外，该材料还具有优异的氧化和酸稳定性，可以简单地实现放大制备，为新型水吸附制冷材料的实际应用提供了可能。

这项工作提供了一种有效的分子共邈设计策略，可以大大提高材料水的吸附能力，同时大大提高其水的吸附-分析循环稳定性，克服传统吸附能力和水的吸附稳定性之间的“博弈效应”，为开发新型高效除湿制冷多孔吸收剂提供了新的思路，有效促进了水吸附制冷应用多孔吸收剂的发展。

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