MOF晶体材料：实现高效二氧化碳捕获新策略

来自 实验室仪器网

科学家们发现了一种方法，可以显著提高化学结构吸收二氧化碳的能力，使其捕获工厂烟道排放物的效率提高一倍以上。

对金属有机骨架(MOF)的研究在应对工业温室气体排放方面取得了重大突破。工业过程（包括燃烧化石燃料）是这些排放的主要来源，环境保护署估计，美国二氧化碳总排放量的16%来自工业。

研究团队发现了一种铜基MOF，在暴露于氨气后，其二氧化碳吸附能力增加了一倍多。这凸显了MOF作为减少工业碳排放的有力工具的潜力。捕获二氧化碳对于实现净零排放目标至关重要。MOF因其多孔性和结构多功能性而显示出巨大的潜力。

MOF是一种晶体材料，由带正电的金属离子通过有机连接分子（称为配体）连接而成。这些金属离子形成与连接分子臂结合的节点，形成重复的笼状结构，具有纳米级孔隙，能够吸附气体，就像海绵一样。

MOF可通过多种组件进行定制，从而确定其属性。Stylianou表示，目前存在数百万种潜在的MOF，化学家已合成了超过10万种，另有数十万种的特性已预测。

除了捕获二氧化碳和其他气体外，MOF还有多种应用，包括用作催化剂、储能、药物输送和水净化。

在这项研究中，被称为mCBMOF-1的MOF表现出的二氧化碳吸收能力与工业碳捕获中常用的传统胺基吸附剂相当甚至超过后者。此外，MOF还具有比胺基吸附剂更显著的优势，包括更高的稳定性和以更少的能量进行再生的能力——在本例中，只需将MOF浸入水中即可实现。

通过去除水分子以暴露四个紧密排列的开放铜位点，可以激活MOF。然后引入氨气，导致其中一个位点被氨分子占据。其余位点吸引CO2，促进与氨的相互作用，形成氨基甲酸酯物质。

氨基甲酸酯是一种广泛应用于工业、农业和医学的化合物，它在水浸过程中被释放，从而再生MOF的原始结构，使其能够重新用于连续的碳捕获。

这些发现凸显了利用功能基团定制MOF结构以改善其与二氧化碳等特定目标分子相互作用的能力。这种方法还可以适用于其他MOF和不同类型的气体，从而拓宽其潜在应用。

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