诱导纳米MOF中的等级孔,以实现高效的气体分离
Kritika Narang Landström1, Ashwin Nambi2, Andreas Kaiser2
1Division of Materials Science, Luleå University of Technology Luleå 97187 Sweden farid.akhtar@ltu.se.
RSC advances
|June 1, 2023
概括
经过修改的有机金属框架 (MOFs) 具有层次的多孔性,可增强CO2与甲和的分离. 这些MOF颗粒证明了高效的二氧化碳捕获和更快的吸附-脱附周期,适用于工业应用.
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.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 对于气体分离至关重要,但它们的吸附效率取决于量身定制的多孔性.
- 在吸附驱动的过程中,将微孔和中孔结合在一起的等级性多孔性对于优化MOF性能至关重要.
研究的目的:
- 合成基铜MOF (Cu-MOF) 纳米晶体,具有层次的多孔性,以有效地分离CO2.
- 研究这些层次的Cu-MOF结构的二氧化碳吸附能力和质量转移动力学.
主要方法:
- 合成Cu-MOF纳米晶体使用DABCO和9,10炭二碳酸链接剂,优化层次孔隙性的参数.
- 使用聚乙烯醇 (PVA) 粘合剂将Cu-MOF纳米晶体结构化为机械稳定的颗粒.
- 使用CO2/CH4混合物评估二氧化碳吸附能力,同质吸附热量和突破曲线.
主要成果:
- 合成的等级Cu-MOF表现出2.58 mmol g-1的CO2吸附能力,在293 K和100 kPa时,具有28 kJ mol-1的低同位热.
- 机械稳定的Cu-MOF颗粒 (压力强度>1.2 MPa) 在5个周期中显示出稳定的循环CO2吸附 (3.1 mmol g-1在400 kPa).
- 层次化的Cu-MOF颗粒表现出高质量转移系数 (1.8 m s-1),表现优于基准的天石NaX颗粒.
结论:
- 在Cu-MOF纳米晶体中引入层次性多孔性显著提高了CO2分离效率.
- 结构层次的Cu-MOF颗粒为快速和稳定的二氧化碳捕获提供了有希望的材料,减少了工业应用中的循环时间.
