在全球应对气候变化的浪潮中,二氧化碳(CO₂)捕集与利用成为了备受关注的焦点。在众多材料中,金属有机框架材料(MOFs)因其独特的结构和性能,展现出在CO₂捕集领域的巨大潜力。其中,UiO-66作为一种典型的MOF材料,正逐渐成为研究的热点。
UiO-66是一种以锆(Zr)为中心金属的MOF材料,其名称源自挪威奥斯陆大学(University of Oslo)的缩写。该材料以其高热稳定性和化学稳定性著称,能够在高温和强酸碱环境中保持结构完整。这种稳定性使得UiO-66在实际应用中具有显著优势。
近年来,研究人员致力于将UiO-66应用于CO₂的捕集与分离。例如,西安科技大学的杨志远教授团队通过在UiO-66-NH₂上接枝超交联聚酰亚胺,并与氧化石墨烯(GO)复合,成功制备了一种新型多孔材料。该材料在CO₂吸附容量和选择性方面表现出色,且具有良好的耐酸碱稳定性,为CO₂的高效捕集提供了新的思路。
此外,天津大学的研究团队通过调节水与乙酸的比例,实现了UiO-66-NH₂的百克级规模化合成。他们将该材料与聚乙烯基胺(PVAm)结合,制备了混合基质膜(MMMs),在模拟烟道气条件下进行了分离性能测试。结果显示,与纯PVAm膜相比,混合基质膜的CO₂渗透率和CO₂/N₂分离因子均有显著提升,显示出在实际燃煤烟道气碳捕集中应用的潜力。
在这一领域,中新康明依托先进的材料制备技术,能够大批量生产和供应UiO-66类MOFs材料,并支持定制化合成,以满足不同工业场景的应用需求。公司不仅专注于产品的制备工艺优化,还致力于推动这些材料在CO₂捕集、储能及催化等领域的产业化应用,期待与相关行业伙伴携手合作,共同推动新型多孔材料的广泛应用。
为了进一步提升UiO-66在CO₂捕集中的性能,研究者们尝试对其进行改性。例如,通过引入铈(Ce)元素,制备了Ce-UiO-66衍生的复合催化剂HZ-Ni@UiO-66。该催化剂在MEA再生过程中展现出优异的CO₂解吸性能和良好的循环稳定性,显著提高了CO₂解吸量并降低了相对热负荷,为低温下减少热负荷的胺再生提供了新的可能性。
此外,采用声化学方法合成的UiO-66-NH₂在CO₂捕集方面也表现出色。该方法仅用一小时即可合成出具有高CO₂吸附容量的材料,在25°C和1 bar条件下,吸附容量达到3.2 mmol/g,较传统方法制备的材料提高了0.9 mmol/g。这种快速合成方法为大规模生产高性能CO₂捕集材料提供了新的途径。
UiO-66凭借其独特的结构和优异的稳定性,在CO₂捕集领域展现出广阔的应用前景。通过不断的改性和优化,其性能得到了进一步提升。随着研究的深入,UiO-66有望在实际应用中发挥更大的作用,为应对全球气候变化贡献力量。