Membranas fibrosas MOF con canal de transferencia de gas eficiente para la captura de dióxido de carbono

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) ofrecen una gran superficie y propiedades sintonizables para la captura de dióxido de carbono (CO2).
• La naturaleza en polvo de los MOF limita su resistencia mecánica y su rendimiento en el transporte de gases en aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar redes robustas e interconectadas de UiO-66-NH2/poliacrilonitrilo (PAN) para mejorar la captura de CO2.
• Mejorar las vías de transporte de gases y las capacidades de adsorción utilizando membranas fibrosas basadas en MOF.

Principales métodos:

• Fabricación de redes tridimensionales interconectadas UiO-66-NH2/PAN.
• Caracterización de las membranas fibrosas (FM) para la porosidad, la superficie y la carga de MOF.
• Evaluación de la capacidad de adsorción de CO2, la selectividad y la estabilidad de regeneración.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para investigar los sitios de unión de gases.

Principales resultados:

• Se obtiene una elevada carga de MOF (70% en peso) y una superficie específica de 269,68 m2/g.
• Capacidad demostrada de adsorción de CO2 (3,17 mmol/g a 298 K) y selectividad de CO2/N2 (36).
• Se ha confirmado la separación eficiente de CO2/N2 mediante ensayos de penetración dinámica de gases y la reciclabilidad estable.
• Los cálculos de DFT revelaron una adsorción preferencial de CO2 en los microporos de UiO-66-NH2.

Conclusiones:

• Los FM UiO-66-NH2/PAN con poros jerárquicos ofrecen una solución eficaz para mejorar la captura de CO2.
• Los FM MOF desarrollados presentan un rendimiento prometedor para la separación eficiente y selectiva de CO2.
• Este trabajo presenta una estrategia viable para el diseño de materiales avanzados basados en MOF para aplicaciones de captura de carbono.