缺陷密度和聚合物相互作用对CO2捕获在氨基功能化的MIL-101 (Cr) 上的影响

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:

• 人为碳排放需要有效的碳捕获技术.
• 固体吸附剂,特别是氨基聚合物功能化金属有机框架 (MOFs),对二氧化碳的去除有希望.
• 了解支结构对吸附剂性能的影响对于优化二氧化碳捕获至关重要.

研究的目的:

• 研究MIL-101 ((Cr) 缺陷密度对氨基聚合物相互作用和二氧化碳吸收的影响.
• 评估氨基聚合物支持的MOF在再生周期中的二氧化碳吸附能力和稳定性.
• 为了比较氨基聚合物/MIL-101(Cr) 吸附剂与其他材料 (如SBA-15.5) 的性能.

主要方法:

• 合成MIL-101 ((Cr) 具有不同的缺陷密度 (高和低).
• 在MIL-101Cr支上浸聚乙烯胺 (PEI) 和聚烯胺 (PPI).
• 在各种条件下 (温度,湿度) 使用模拟烟气的二氧化碳吸附/脱附实验.
• 通过吸附再生循环对氨基聚合物-MOF相互作用和稳定性的分析.

主要成果:

• 由于增加了Cr缺陷部位,MIL-101 (Cr) -高的碳吸收能力比MIL-101 (Cr) -低的308K高出33%以上.
• 增加氨基聚合物负载 (10-50重量%) 增加了二氧化碳的吸收,但导致在更高负载时扩散的限制.
• 氨基聚合物/MIL-101 ((Cr) -rhigh在潮湿条件下比在干燥条件下增加了>25%的二氧化碳吸收.
• 与Cr缺陷部位的相互作用在再生周期期间改善了热和氧化稳定性.

结论:

• MIL-101 ((Cr) 缺陷密度显著影响二氧化碳吸收能力和氨基聚合物效率.
• 氨基聚合物功能化的MIL-101 (Cr) 显示了有效和稳定的二氧化碳捕获的潜力,特别是在潮湿的烟气条件下.
• 优化缺陷密度和聚合物负载是最大限度地提高实际碳捕获应用的关键.