低协调金属有机框架 (MOF) 的缺陷工程,以改善CO2的访问和捕获
Jiabin Niu1,2, Hao Li1, Longgang Tao2,3
1Pillar of Engineering Product Development, Singapore University of Technology and Design, 8 Somapah Road, Singapore 487372, Singapore.
ACS applied materials & interfaces
|June 23, 2023
概括
本研究介绍了一种方法,使用氧化石墨烯在金属有机框架 (MOF) 中产生缺陷,从而提高其二氧化碳捕获能力. 富有缺陷的MOF显示出改善的气体吸附和选择性.
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.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 是优秀的气体吸附剂,但由于其微孔结构,气体扩散缓慢.
- 这限制了内部活性位点的可访问性,阻碍了整体吸附性能.
研究的目的:
- 制定一个战略,将缺失的集群缺陷纳入Mg-MOF-74.
- 加强MOF中的气体扩散和活跃地点的可访问性.
- 为了提高二氧化碳捕获性能和选择性.
主要方法:
- 石墨烯氧化物 (GO) 在合成Mg-MOF-74.4期间被用作调节剂.
- 结晶时间被变化,以通过影响核和晶体生长来控制缺陷形成.
- 富有缺陷的MOF@GO 40小时样本进行了表征,并测试了CO2吸附.
主要成果:
- 与原始的Mg-MOF-74相比,MOF@GO 40小时样本的表面积增加了18%,毛孔总体积增加了15%.
- 二氧化碳的吸收显著增加,MOF@GO 40小时在0.1bar时的吸收率高出19.29%,在1bar时的吸收率高出16.37%.
- 与原始MOF相比,CO2/N2选择性得到了大约17.36%的改善.
结论:
- 一种简单的方法被证明可以创建具有缺陷丰富的MOF,具有低协调环境.
- 这种方法提高了气体扩散和活跃地点的可访问性,从而提高了二氧化碳捕获性能.
- 这项研究扩大了缺陷丰富的MOF的范围,超出了高度协调结构的范围.
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