[논문]Highly CO selective Cu(I)-doped MIL-100(Fe) adsorbent with high CO/CO2 selectivity due to π complexation: Effects of Cu(I) loading and activation temperature

Vo, The Ky; Bae, Youn-Sang; Chang, Bong-Jun; Moon, Su-Young; Kim, Jeong-Hoon; Kim, Jinsoo

doi:10.1016/j.micromeso.2018.07.024

Highly CO selective Cu(I)-doped MIL-100(Fe) adsorbent with high CO/CO2 selectivity due to π complexation: Effects of Cu(I) loading and activation temperature

Microporous and mesoporous materials : the official journal of the International Zeolite Association, v.274, 2019년, pp.17 - 24

Vo, The Ky (Department of Chemical Engineering, Kyung Hee University) , Bae, Youn-Sang (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University) , Chang, Bong-Jun (Greenhouse Gas Separation and Recovery Research Group, Carbon Resources Institute, Korea Research Institute of Chemical Technology) , Moon, Su-Young (Greenhouse Gas Separation and Recovery Research Group, Carbon Resources Institute, Korea Research Institute of Chemical Technology) , Kim, Jeong-Hoon (Greenhouse Gas Separation and Recovery Research Group, Carbon Resources Institute, Korea Research Institute of Chemical Technology) , Kim, Jinsoo (Department of Chemical Engineering, Kyung Hee University)

Abstract ▼ AI-Helper

Abstract Cu(I) doping of octahedral MIL-100(Fe) was successfully performed by means of impregnation and consequent reduction under vacuum conditions. Although MIL-100(Fe) adsorbed CO2 better than CO, Cu(I)@MIL-100(Fe) showed selective CO adsorption compared to CO2 owing to π complexation between CO and Cu(I). Effects of Cu(I) loading concentration, activation temperature, and adsorption temperature upon CO/CO2 adsorption properties were systematically investigated. The adsorption behaviors of CO and CO2 on MIL-100(Fe) and Cu(I)@MIL-100(Fe) were well described by the dual-site Langmuir–Freundlich (DSLF) model. Ideal adsorbed solution theory (IAST) was used to predict adsorption isotherms of equimolar CO and CO2 mixtures and to predict CO/CO2 selectivities as a function of bulk pressure. The obtained results showed that 45 wt% Cu(I)-doped MIL-100(Fe) had CO adsorption capacity of 3.10 mmol g−1 and CO/CO2 selectivity of 420 at 298 K and 1 bar. In addition, a large CO working capacity of 1.39 mmol g−1 was observed for 45 wt% Cu(I)-doped MIL-100(Fe) in the pressure range of 10–100 kPa. Cu(I)-doped MIL-100(Fe) thus appears promising as an adsorbent material for effective CO/CO2 separation. Highlights Cu(I) was doped onto MIL-100(Fe) for highly selective adsorption of CO compared to CO2. The effects of metal loading, activation temperature, and adsorption temperature were investigated. Cu(I)@MIL-100(Fe) exhibited the high CO adsorption capacity of 3.10 mmol g−1. The IAST prediction of CO/CO2 selectivity was 420 at 298 K and 1 bar. The CO working capacity of 1.39 mmol g−1 was obtained for 45Cu(I)@MIL-100(Fe). Graphical abstract [DISPLAY OMISSION]

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