低成本碳捕获的新型功能化金属有机框架

Framergy，Inc。的Gregory Day和Carlos Ybanez

提供内部排放减少是实现碳中立性的主要方法之一。采用点源二氧化碳捕获技术及其有效的实施将是具有碳中立性和减少足迹目标的公司的关键优势。

金属有机框架（MOF）是高度多孔的材料，其均匀的孔径和形状及其高度可调性。亚博网站下载这些功能使它们处于碳捕获技术的最前沿，因为二氧化碳分子的小尺寸需要具有高表面积和狭窄孔隙宽度的材料才能正确吸附。

长期以来，MOF的可调性已被用来进一步安装₂将物种（例如胺）捕获到MOF孔中，以实现对CO的高度选择性捕获₂在低浓度下。这对于用天然气甚至直接捕获的碳防治需要。

过去，大多数MOF组织都专注于将胺安装在材料的毛孔中，试图协同MOF孔和胺功能组的效果，以实现有效的CO₂捕获。但是，通常使用的小型碱性胺在有效地系上毛孔之前会部分降解许多MOF，从而限制了可以利用该策略的物种数量。

作为他们最近在碳捕获方面的工作的一部分，Framergy的团队选择将这个想法转向其头部，而是利用重胺对微孔MOF进行表面粘附。

Framergy附加了胺四乙基戊胺（TEPA）和聚乙基亚胺（PEI）的MOFS AYRSORB™F250和A250的表面。这两种材料对应​​于亚博网站下载使用铁（F250）或铝（A250）的已知PCN-250结构。

由于其高度连接的配体和硬酸金属中心，这种结构非常健壮和稳定。这种高度的稳定性允许在乙醇等溶剂中轻松掺杂胺。这与更传统的胺掺杂形成鲜明对比，通常需要在非极性溶剂中执行，以防止MOF碱诱导的降解。

胺掺杂的F250和A250系统之间的关键区别在于，由于胺相对于PCN-250结构孔，胺主要在材料表面上掺杂。在实验室规模上对这些材料进行测试表亚博网站下载明，该表面覆盖范围对CO的动力学捕获非常有益₂。

使用配备有CO的热重分析（TGA）₂流量计表明，与低分子量胺乙烯二胺和二乙基苯基三亚胺（Deta，Deta，图1）。

图1。TGA公司₂吸附曲线A）f250-amine和b）A250-amine。图片来源：Framergy，Inc。

这些动力学co₂捕获结果也可以在基准尺度上使用KG数量使用。利用Framergy的度量标准量表合成Ayrsorb F250，该团队能够完全捕获CO₂从10％的公司₂流播15分钟。即使在升高的温度下，这种材料仍然显示出高吸附亲和力，在60°C CO中观察到了5分钟的突破性时间₂吸附测试（图2A）。

此外，该材料可以很容易地回收，其中许多经典的胺修饰的MOF需要在150°C以上的温度下再生，F250胺显示出完全再生，仅100°C再生。实际上，随着温度的升高，该材料的释放时间几乎没有差异，这表明甚至可以将较低的温度用于循环捕获CO₂（（图2b）。

该材料也与通常在工业过程中观察到的酸性气体暴露稳定。在高于典型酸气体浓度高的加速测试条件下，Framergy的MOF达到了完整的CO₂与原始材料相比，捕获和执行仅14％的摄取性能（在暴露于10 ppm Sox和NOX后持续1 h）。

同样重要的是要注意，这种下降不是添加剂，进行额外的1小时暴露不会导致性能的任何明显损失，这表明只有一小部分吸附位点易受酸气降解的影响（图2C）。

图2。A）Ayrsorb™F250胺的突破性时间与吸附温度的关系，并且b）F250胺在不同温度和时间的再生，在CO中显示最小的差异₂条件之间的释放率，C）co₂SOX和NOX暴露后吸收。图片来源：Framergy，Inc。

这种特征的组合，高度稳定的MOF结构，母体MOF的便利合成，低成本溶剂和低反应时间以及胺通过MOF的表面功能化，可以产生一种可以参与的材料CO的轻松捕获₂来自低浓度流。

低胺负荷和孔之间的区别：CO₂互动与胺：CO₂与当前的MOF胺复合材料相比，相互作用导致具有非常有益的再生条件的材料。对低成本CO的需求日益增长₂捕获，胺功能化AYRSORB™材料的功能有望在许多应用中提供结果。亚博网站下载

此信息已从Framergy，Inc。提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载

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