Captura directa de dióxido de carbono en el aire mejorada con agua en estructuras orgánicas metálicas

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las estructuras metálico-orgánicas (MOF) ofrecen porosidad ajustable para la adsorción de gases.
• El MOF-808 basado en zirconio es una plataforma prometedora para la funcionalidad.
• La captura directa de CO2 por aire requiere materiales absorbentes eficientes y estables.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y caracterizar los materiales MOF-808 funcionalizados con aminas para mejorar la captura de CO2.
• Investigar el impacto de la funcionalización de aminas en la capacidad de adsorción de CO2, especialmente en condiciones de humedad variable.
• Para aclarar el mecanismo de captura de CO2 en los MOF funcionalizados.

Principales métodos:

• Modificación posintética del MOF-808 con aminoácidos y poliaminas.
• Caracterización exhaustiva mediante mediciones de RMN, titulación ácido-base, EDX, PXRD y isoterma de sorción.
• Evaluación del rendimiento de captura de CO2 en experimentos de captura directa de aire (DAC) en condiciones secas y húmedas.

Principales resultados:

• Se sintetizaron con éxito dos series de MOF-808 funcionalizados con aminas (MOF-808-AA y MOF-808-PA).
• Los MOF funcionalizados mostraron una absorción de CO2 significativamente mejorada en comparación con el MOF-808.
• MOF-808-Lys y MOF-808-TAPA mostraron un aumento notable de la absorción de CO2 bajo una humedad relativa del 50% (aumento del 97% y del 75%, respectivamente).

Conclusiones:

• La funcionalización de aminas de MOF-808 mejora la eficiencia de captura de CO2, especialmente en presencia de humedad.
• El aumento de la absorción se atribuye a la formación de especies de bicarbonato, lo que indica una estequiometría de 1:1 de CO2 a aminas.
• Estos MOF funcionalizados representan materiales avanzados para la captura directa de dióxido de carbono en el aire.