金属有机骨架材料(MOFs)CO2捕集和转化研究进展
刘丰盛1
董昊1
王涛1
黄炜2
1.浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州 3100272.浙江省经济信息中心,浙江 杭州 310027
摘要：社会和工业现代化的进步,CO2及其他温室气体的排放日益增加,导致温室效应严重、自然灾害频发.为了减少碳排放,大力发展碳捕集、利用与封存技术(CCUS)势在必行.目前,常用的CO2捕集方法包括吸附分离法、化学吸收法、膜分离法、CO2直接转化等.其中,开发高效、稳定的吸附剂与催化材料是各种捕集技术优化的关键.详细综述了金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)在CO2捕集和转化中的应用,分析了目前研究的最新进展,揭示了应用过程存在的问题和解决方法.其中双金属MOFs较单金属具有更多的金属缺陷位及L酸含量,在CO2吸附分离和催化反应中表现出良好的优势.功能化修饰法可以针对不同CO2捕集技术的需求进行对应改性,拥有较高的成功率,尤其是后功能化法,因其改性方法简单、结构维持较好被广泛应用于CO2捕集的各种方法中.前功能化法是最理想的MOFs改性方法,尤其是配体功能化,可以从结构上改变MOFs对CO2的亲和性,但其结构的维持是目前研究的一大难点.MOFs纳米流体吸收剂的制备可有效增加吸收剂内部的传热传质,改善传统纳米颗粒的团聚现象,有利于稳定悬浮液的形成,增加了CO2吸收量,但吸收剂的黏性控制是目前研究的壁垒.另外,作为膜分离法中的填充材料,MOFs因其良好的相容性及丰富的表面官能团,可以有效地提高膜的选择性,同时本身对CO2的高吸附可以提高膜的CO2容量,但MOFs膜的机械性能及循环稳定性还需进一步优化.虽然目前MOFs应用于CO2捕集技术的研究很多,但利用MOFs的CO2捕获系统和经济学分析的文献有限,本研究从MOFs的制备成本、CO2捕集成本和再生成本出发,试图揭示MOFs的化学性质与CO2捕获的过程经济性关系.
关键词：金属有机骨架材料CO2捕集吸附剂吸收剂CO2催化
分类号：X511(大气污染及其防治)
资助基金：浙江省自然科学基金杰青资助项目(LR19E060002)国家自然科学基金(51676169)浙江省属基本科研业务费专项资金资助项目(2021XZZX012)
论文发表日期：2022-06-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：19( 117-135 )
英文信息