《新型納米鐵基MOF複合材料及其強化CO2/N2/H2O吸附分離機制》是依託華南理工大學，由夏啟斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型納米鐵基MOF複合材料及其強化CO2/N2/H2O吸附分離機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：夏啟斌
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對吸附捕獲CO2時，普遍存在混合氣中水汽強競爭吸附導致分離效率急劇下降問題，本項目提出研究納米鐵基/MOF複合材料及其吸附分離CO2/N2/H2O機理。理論層面上,研究和揭示新型鐵基/MOF複合吸附劑的表面物化性質對CO2、H2O和N2 吸附相平衡、動力學和分離選擇性的影響規律；最佳化調節鐵基粒子尺寸和化學性質，促進表面吸附H2O的解離,形成更多鹼性活性位，增強其吸附CO2容量和CO2/N2選擇性；技術層面上,構建H2O吸附、解離和新CO2吸附活性位形成的協同作用機制，設計調控納米鐵基/MOF材料結構，研製出中高濕度條件下具有更高CO2吸附容量和CO2/N2選擇性的納米鐵基/MOF複合材料；以納米鐵基/MOF吸附材料為核心，研究高濕度環境下從混合氣體中吸附分離捕獲CO2過程，項目成果將為解決實際工況高濕條件下吸附分離捕獲CO2這一難題提供新的理論和技術基礎，項目研究具有重要科學研究價值。
結題摘要
針對吸附捕獲CO2時，普遍存在混合氣中水汽強競爭吸附導致CO2/N2分離效率急劇下降問題，本項目研製出納米鐵基/MOF複合材料並研究吸附分離CO2/N2/H2O機理。本項目製備了Fe3(μ3-O)(CH3COO)6和雙金屬的Fe2Co(μ3-O)(CH3COO)6簇鐵基金屬有機骨架材料，其具有非常優良的水汽穩定性。特別是，乾燥條件下，PCN-250(Fe3)和PCN-250(Fe2Co)對CO2吸附量分別為1.177和1.321mmol/g；在相對濕度50%下，PCN-250(Fe3)和PCN-250(Fe2Co)對CO2吸附量分別為1.819和2.229mmol/g，相對乾燥條件下分別提高54.5%和68.7%；在相對濕度90%下，PCN-250(Fe3)和PCN-250(Fe2Co)對CO2吸附量依然有所提高，分別為1.691和2.249mmol/g，相對乾燥條件下分別提高了43.7%和70.2%。該材料不僅能克服水蒸氣競爭吸附對絕大多數MOFs材料的負面效應，而且能把水蒸氣競爭吸附轉化成為正面效應的新型固體多孔吸附材料，使之能在中高濕度條件下更高效地吸附分離CO2 /N2。PCN-250(Fe3)和PCN-250(Fe2Co)是目前已報導的CO2吸附材料中，唯一可以既在低濕度又可以在高濕度條件下促進CO2 /N2分離的多孔材料。本項目成果為解決實際工況高濕條件下吸附分離捕獲CO2這一難題提供新的理論和技術基礎，項目研究具有重要科學研究價值。
