SCMs|超微孔MOF高效选择性捕获低浓度CO2

CO₂捕获，尤其低浓度CO₂捕获，对人类在限域空间中长时间工作、降低天然气液化过程中CO₂腐蚀及冻结效应极为重要。近日，浙江大学崔希利教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，首次报道了一种具有一维孔道的ZU-16-Co （TIFSIX-3-Co）材料，该材料孔道中含大量电负性F原子，可实现400–10,000 ppm浓度下CO₂的高效捕获。相比同构材料，孔径为3.62 Å的ZU-16-Co在0.01和1.0 bar表现出最高的吸附量，分别为2.63和2.87 mmol g⁻¹。

图1 (a) 阴离子功能化超微孔材料对CO₂的吸附曲线（温度：298 K）。(b) 10,000 ppm浓度下，阴离子功能化超微孔材料对CO₂的捕获。(c) ZU-16-Co对CO₂、N₂和CH₄的吸附（温度：298 K）。

表1 不同阴离子功能化超微孔MOF的结构以及对CO₂的吸附性能比较

模拟研究表明，ZU-16-Co具有优异的CO₂捕获性能是由于其精准调控的孔道与CO₂较强的主客体相互作用（F•••C=O）及相对较大的孔容。此外，动态混合气（1/99和15/85 CO₂/N₂，50/50 CO₂/CH₄）固定床穿透实验也表明ZU-16-Co具有优良的CO₂捕获性能。精准调控的孔化学尺度及周期性排布的电负性功能位点带来的良好的CO₂捕获、分离性能使得超微孔ZU-16-Co成为极具前景的低浓度CO₂吸附剂。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1471-0。

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