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Published on: March 1, 2020

Cómo el agua promueve un notable aumento de 5 veces en la absorción de CO2 a baja presión dentro de la mesoporosa

Estelle Soubeyrand-Lenoir¹, Christelle Vagner, Ji Woong Yoon

¹MADIREL (UMR CNRS 7246), Aix-Marseille University and CNRS, Centre de St Jerome, 13013 Marseille, France.

Journal of the American Chemical Society

|May 18, 2012

Resumen

Las estructuras metal-orgánicas (MOF) muestran una variada absorción de dióxido de carbono con la humedad. MIL-100(Fe) demostró un aumento significativo de 5 veces en la adsorción de CO2, lo que sugiere una mayor solubilidad en condiciones húmedas.

Área de la Ciencia:

Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
Ingeniería Química Ingeniería Química.
Ciencias ambientales Ciencias ambientales.

Sus antecedentes:

Los materiales porosos como las estructuras metal-orgánicas (MOF) son cruciales para la adsorción de gases.
Comprender el impacto de la humedad en la captura de CO2 es vital para desarrollar tecnologías eficientes de captura de carbono.
La estabilidad y el rendimiento de MOF pueden verse significativamente influenciados por la presencia de vapor de agua.

Objetivo del estudio:

Investigar el efecto del vapor de agua pre-equilibrado en la entalpía de absorción y adsorción de dióxido de carbono (CO2) en tres MOF distintos: HKUST-1, UiO-66 (((Zr), y MIL-100 (((Fe).
Para evaluar el rendimiento de estos MOF en condiciones variables de humedad relativa (RH) a una presión constante de CO2 (0,2 bar).
Para aclarar el mecanismo detrás de los cambios de adsorción de CO2 en respuesta a la humedad, particularmente en MIL-100 (Fe).

Principales métodos:

Se utilizó un análisis gravimétrico para medir la absorción de CO2 a 0,2 bar para muestras de MOF preequilibradas a diferentes niveles de RH (3%, 10%, 20%, 40%).
La entalpía de adsorción se midió en paralelo con la absorción de CO2.
Se realizaron mediciones de ciclos para evaluar la reversibilidad de la adsorción de CO2 en MIL-100 (Fe).

Principales resultados:

UiO-66 ((Zr) exhibió una absorción consistente de CO2 en todos los niveles de RH probados.
HKUST-1 mostró dificultades en la correlación debido a la inestabilidad en el vapor de agua.
MIL-100 ((Fe) mostró un notable aumento de 5 veces en la absorción de CO2 con el aumento de RH, alcanzando 105 mg g ((-1) a 40% de RH, acompañado de una disminución significativa en la entalpía de adsorción.
Los estudios de ciclos confirmaron la reversibilidad de la adsorción de CO2 en MIL-100 (Fe) después de variaciones menores iniciales.

Conclusiones:

La humedad tiene un impacto significativo en la adsorción de CO2 en ciertos MOF, con MIL-100 (Fe) mostrando un rendimiento mejorado.
El aumento observado en la absorción de CO2 en MIL-100 (Fe) se atribuye a una mayor solubilidad de CO2 en mesoporos llenos de agua.
MIL-100 ((Fe) presenta un candidato prometedor para aplicaciones de captura de CO2 en condiciones húmedas debido a sus propiedades de adsorción reversibles y mejoradas por la humedad.

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