Tailoring Hydrophobicity and Pore Environment in Physisorbents for Improved Carbon Dioxide Capture under High Humidity

化学 二氧化碳 吸附 限制 水分 湿度 烟气 连接器 分子 化学工程 相对湿度 金属有机骨架 有机化学 热力学 机械工程 工程类 物理 操作系统 计算机科学
作者
Xiaoliang Wang,Maytham Alzayer,Arthur J. Shih,Saptasree Bose,Haomiao Xie,Simon M. Vornholt,Christos D. Malliakas,Hussain Alhashem,Faramarz Joodaki,Sammer Marzouk,Grace Xiong,Mark Del Campo,Pierre Le Maguerès,Filip Formalik,Debabrata Sengupta,Karam B. Idrees,Kaikai Ma,Yongwei Chen,Kent O. Kirlikovali,Timur İslamoğlu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (6): 3943-3954 被引量:90
标识
DOI:10.1021/jacs.3c11671
摘要

CALF-20, a Zn-triazolate-based metal-organic framework (MOF), is one of the most promising adsorbent materials for CO2 capture. However, competitive adsorption of water severely limits its performance when the relative humidity (RH) exceeds 40%, limiting the potential implementation of CALF-20 in practical settings where CO2 is saturated with moisture, such as postcombustion flue gas. In this work, three newly designed MOFs related to CALF-20, denoted as NU-220, CALF-20M-w, and CALF-20M-e that feature hydrophobic methyltriazolate linkers, are presented. Inclusion of methyl groups in the linker is proposed as a strategy to improve the uptake of CO2 in the presence of water. Notably, both CALF-20M-w and CALF-20M-e retain over 20% of their initial CO2 capture efficiency at 70% RH─a threshold at which CALF-20 shows negligible CO2 uptake. Grand canonical Monte Carlo simulations reveal that the methyl group hinders water network formation in the pores of CALF-20M-w and CALF-20M-e and enhances their CO2 selectivity over N2 in the presence of a high moisture content. Moreover, calculated radial distribution functions indicate that introducing the methyl group into the triazolate linker increases the distance between water molecules and Zn coordination bonds, offering insights into the origin of the enhanced moisture stability observed for CALF-20M-w and CALF-20M-e relative to CALF-20. Overall, this straightforward design strategy has afforded more robust sorbents that can potentially meet the challenge of effectively capturing CO2 in practical industrial applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
丘比特应助团子采纳,获得10
刚刚
wangsai0532完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
法老王完成签到,获得积分10
2秒前
紫苏艾草22完成签到,获得积分10
3秒前
5秒前
5秒前
脑洞疼应助hmhwyk采纳,获得30
6秒前
小马哥发布了新的文献求助10
6秒前
ZepHyR发布了新的文献求助10
6秒前
乐乐应助糟糕的铁锤采纳,获得10
6秒前
8秒前
8秒前
Qiaoclin完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
上官若男应助大魔王采纳,获得10
9秒前
110o发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
Khalil发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
111发布了新的文献求助10
10秒前
gyyy完成签到 ,获得积分10
10秒前
法老王关注了科研通微信公众号
10秒前
10秒前
赘婿应助星星采纳,获得10
11秒前
谢太郎发布了新的文献求助10
11秒前
爱吃米线发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
ff发布了新的文献求助10
13秒前
影zi发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
白露发布了新的文献求助10
16秒前
19秒前
李君发布了新的文献求助10
21秒前
one发布了新的文献求助10
21秒前
科研通AI2S应助浮生绘采纳,获得10
21秒前
小马哥完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
Ellalala完成签到 ,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 9000
Encyclopedia of the Human Brain Second Edition 8000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Real World Research, 5th Edition 680
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 660
Superabsorbent Polymers 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5680634
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5000182
关于积分的说明 15173449
捐赠科研通 4840463
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2594117
邀请新用户注册赠送积分活动 1547145
关于科研通互助平台的介绍 1505099