Evaluación de la estabilidad de los marcos de Mg ₂ adheridos a la diamina para el dióxido de azufre

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• Las estructuras orgánicas metálicas (MOF) como el Mg2 con adición de diamina (dobpdc) son prometedoras para la captura de CO2.
• La estabilidad de estos MOF frente al dióxido de azufre (SO2), un contaminante común de los gases de combustión, es crucial, pero no ha sido probada en gran medida.
• Comprender el impacto del SO2 es vital para la aplicación en el mundo real de las tecnologías de captura de carbono.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto del SO2 en la estabilidad y el rendimiento de adsorción de CO2 de dmpn-Mg2 ((dobpdc).
• Evaluar la robustez de las diferentes variantes de Mg2 dependientes de diamina bajo exposición a SO2.
• Aclarar las relaciones estructura-propiedad que rigen la estabilidad de los MOF en presencia de SO2.

Principales métodos:

• Se llevaron a cabo experimentos innovadores de SO2 y mediciones de isobares de CO2.
• Se evaluó la estabilidad de varios MOF de Mg2 con adición de diamina.
• Se emplearon cálculos de espectroscopia de RMN de estado sólido 15N y teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• dmpn-Mg2 ((dobpdc) conservó el 91% de su capacidad de CO2 tras la exposición a gases de combustión simulados húmedos que contenían SO2.
• Los MOF con diaminas primarias (1°,1°) mostraron una estabilidad superior al SO2 húmedo en comparación con las variantes de 1°,2° y 1°,3°.
• El mecanismo de degradación de SO2 implica la reacción con aminas unidas al metal en MOF menos estables, mientras que los MOF estables forman bisulfito de amonio sin dañar los enlaces metal-diamina.

Conclusiones:

• Los MOF con Mg2 ((dobpdc) adheridos a la diamina, en particular los con 1°,1° de diaminas, demuestran una robustez significativa para el SO2 en condiciones realistas de captura de carbono.
• La relación estructura-propiedad identificada proporciona una vía para diseñar MOF más estables para el tratamiento de gases de combustión industriales.
• Estos hallazgos apoyan el potencial de dmpn-Mg2 ((dobpdc) como adsorbente duradero para la captura de carbono de los gases de combustión del carbón.