镁基金属有机骨架材料的CO2吸附与分离研究

"镁基金属有机骨架同系物的合成及CO2吸附分离性能研究" 镁基金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一类由金属离子与多齿有机配体通过配位作用形成的多孔材料，具有高度有序的骨架结构和可调控的孔隙尺寸。在当今环保和能源领域，尤其是在碳捕集和分离方面，MOFs因其独特的物理化学性质和优异的吸附性能而受到广泛关注。邹如强、于潇沣和孔丽丹等人进行的研究工作聚焦于开发高效的镁基金属有机骨架材料，用于CO2的捕集和分离。 研究中，他们成功合成了Mg-MOF-I、II、III三种具有开放金属位点的新型MOFs。这些材料的合成过程可能涉及溶液法、溶剂热法或水热法等常见MOFs合成技术，通过精确控制反应条件（如温度、时间、浓度等）以获得理想的晶体结构。合成后的材料通过X-射线粉末衍射(XRD)技术进行了晶体结构鉴定，以确认其晶体结构的完整性。同时，热重分析(TGA)则评估了材料的热稳定性，这对于高温环境下的应用至关重要。 为了探究这些Mg-MOFs对CO2的吸附性能，研究人员进行了气体吸附实验，包括对CO2、N2和CH4等气体的吸附测试。比表面和孔径分析提供了关于材料孔隙结构的详细信息，有助于理解吸附性能的差异。通过Langmuir模型，可以估算单分子层吸附时的吸附量，而IAST（Ideal Adsorbed Solution Theory）模型则用于计算不同气体共吸附时的分离因子，以评估其在实际混合气体分离中的效能。 该研究的成果对于理解和优化Mg-MOFs的CO2吸附性能，以及设计新型高效的碳捕集材料具有重要意义。这些材料可能在未来用于化石燃料的清洁利用、温室气体减排以及工业废气处理等领域，有助于应对全球气候变化的挑战。此外，研究也对金属有机骨架材料的结构-性能关系提供了新的认识，为开发更多功能化的MOFs材料奠定了基础。