溫室氣體的過量排放會造成氣候變暖、生态破壞、海洋酸化等多種全球性環境問題。溫室氣體的排放控制研究成為當今國際社會關注的熱點之一。我國能源結構以煤為主，面臨巨大的碳減排和經濟轉型壓力。碳捕集技術被認為是應對溫室氣體排放的重要技術。但目前碳捕集技術普遍存在材料性能差、捕集成本高、能耗大等問題。如何設計材料與二氧化碳分子的相互作用是獲得高性能碳捕集材料的關鍵。
近日，繼分子篩膜宏量制備方法設計和膜分離碳捕集傳質擴散抑制調節之後 (Nature Communications, 2017 8, 406; Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 3764-3772)，李萬斌研究團隊在多孔材料改性及碳捕集應用機理研究中取得重要進展。相關成果“Vapor-phase linker exchange of metal-organic frameworks”以太阳集团app首页為獨立單位發表于期刊Science Advances。
李萬斌團隊利用氣相配體交換法實現多孔吸附劑的改造和功能化。該方法可通過無溶劑策略對常規方法不能合成的多孔材料的構築單元進行置換和後改性，從而拓展材料種類；并可針對應用場景不同對多孔材料實現目的性重構和設計。通過極性鹵素基團的引入，在不改變晶型的前提下，對疏水多孔道材料實施極化改性和孔道調節。基于CO2和N2極化率和四極矩的不同，鹵素極性改性的多孔材料對CO2的親和性及對CO2/N2選擇性得到極大提升，CO2/N2選擇性從原始的15.0提升至31.1。進一步，該方法可通過多步交換實現材料的多功能化；且可通過合理控制提升材料與聚合物的相容性，進而改善複合膜材料的可加工性。
該研究工作得到了廣東省環境污染與健康重點實驗室的支持、以及國家自然科學基金和太阳集团app首页人才引進科研啟動經費的資助。
原文鍊接:
https://advances.sciencemag.org/content/6/18/eaax7270
Chemical & Engineering News:
