一个可扩展的坚固的微孔Al-MOF用于燃烧后的碳捕获
Bingbing Chen1, Dong Fan2, Rosana V Pinto1,3
1Institut des Matériaux Poreux de Paris, Ecole Normale Supérieure, ESPCI Paris, CNRS, PSL University, Paris, 75005, France.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|March 25, 2024
概括
一个新的金属有机框架 (MOF),MIL-120(Al) -AP,显示了高的二氧化碳吸收和高效的分离N2. 通过绿色环境压力路线合成,它为工业碳捕获提供了具有成本效益的解决方案.
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:
- 为缓解气候变化而开发有效的碳捕获吸附剂至关重要.
- 金属有机框架 (MOF) 提供可调节的多孔性和高表面积的气体吸附.
- 现有的MOF经常面临成本效益高,大规模合成和再生的挑战.
研究的目的:
- 报告一个新的,强大的微孔四碳酸框架,MIL-120(Al) -AP.
- 评估其二氧化碳吸收能力,选择性和再生特性.
- 开发一种可扩展,环保的合成方法,并评估其对工业应用的技术经济可行性.
主要方法:
- 在现场同步射线X射线衍射和蒙特卡洛模拟以阐明二氧化碳吸附机制.
- 对CO2/N2分离效率进行气体突破实验.
- 操作红外光谱学,以研究在水存在下二氧化碳吸附动力学.
- 环境压力绿色合成路线和塑造成机械稳定的珠子.
- 用于估计生产成本的技术经济分析.
主要成果:
- MIL-120(Al) -AP具有很高的二氧化碳吸收能力 (1.9 mmol g-1 在0.1 bar,298 K).
- 由于孔隙装饰具有μ2-OH组和芳香环,有利的二氧化碳捕获配置.
- 适度的二氧化碳吸附度 (-40 kJ mol-1),表明再生能量处罚较低.
- 通过突破性实验验验证的高效CO2/N2分离.
- 运动上有利的二氧化碳吸附在水上.
- 在千克尺度上可扩展的绿色合成,产量为≈13美元/千克-1的生产成本.
结论:
- 由于其高性能,低成本和绿色合成,MIL-120 ((Al) -AP是用于工业二氧化碳捕获的有前途的吸附剂.
- 该材料的结构特征促进了高效的二氧化碳吸附和选择性分离.
- 经过证明的可扩展性和经济可行性将MIL-120(Al) -AP定位为碳捕获技术的竞争力候选者.
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