金属有机框架作为吸附剂用于净化和预燃捕获二氧化碳
Zoey R Herm1, Joseph A Swisher, Berend Smit
1Department of Chemistry, University of California, Berkeley, California 94720-1460, United States.
Journal of the American Chemical Society
|March 29, 2011
概括
金属有机框架显示出使用压力摆动吸附方法将二氧化碳 (CO2) 与 (H2) 分离的希望. 具有开放金属位点的材料,如Mg2和Cu-BTTri,在H2净化和CO2捕获方面提供了卓越的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 分离科学 分离科学
背景情况:
- (H2) 是一个重要的能量载体,其净化对于燃料电池和工业过程至关重要.
- 二氧化碳 (CO2) 捕获对于缓解气候变化至关重要,特别是在预燃应用中.
- 金属有机框架 (MOF) 是先进的多孔材料,具有可调节的气体吸附和分离特性.
研究的目的:
- 通过压力摆动吸附 (PSA) 来评估选择的金属有机框架 (MOFs) 通过压力摆动吸附 (PSA) 来分离CO2/H2的有效性.
- 调查MOF属性的影响,如表面积和开放金属位点,对分离性能.
- 评估MOF适用于H2净化和预燃CO2捕获应用的适用性.
主要方法:
- 单组件CO2和H2吸附等热体在313K和最多40bar的温度下测量了五种MOF:Zn4O(BTB) 2 (MOF-177),Be12(OH) 12(BTB) 4 (Be-BTB),Co(BDP),Cu-BTTri和Mg2 ((dobdc).
- 理想吸附溶液理论 (IAST) 用于预测有关H2/CO2混合物的混合气体吸附行为 (80:20和60:40).
- 根据模拟的PSA循环计算了CO2/H2选择性和混合气体工作能力.
主要成果:
- 根据材料的结构和特性,MOF表现出广泛的CO2/H2选择性,从2到860.
- 含有高度暴露金属位的MOF,特别是Mg2 ((dobdc) 和Cu-BTTri,表现最好.
- 混合气体的工作能力达到了8.6mol/kg (1bar净化压力) 的H2净化和显著的CO2捕获潜力.
结论:
- 金属有机框架,特别是那些具有开放的金属位的框架,是CO2/H2分离的非常有前途的吸附剂.
- 在这些应用中,Mg2 ((dobdc) 和Cu-BTTri显著优于传统吸附剂.
- 该研究强调了MOF在开发高效的能和碳捕获技术方面的潜力.
