近日，中科院大連化學(xué)物理研究所孫立賢研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在多孔金屬有機骨架材料研究取得新進展，研究成果已發(fā)表在Energy & Environmental Science（DOI: 10.1039/c1ee01380g）上，并將于11月作為封面文章正式發(fā)表。此前，孫立賢還受邀撰寫了三篇關(guān)于儲氫材料熱力學(xué)和動力學(xué)方面綜述文章。((1)中國科學(xué):化學(xué) 2010，40 (09)，1243-1252；(2) Frontiers of Physics，2011，6(2)，151-161；(3) The Journal of Chemical Thermodynamics，2011，doi:10.1016/j.jct.2011.06.022.)
多孔金屬有機骨架材料（MOFs）是由金屬離子和含氧、氮等多齒有機配體通過配位鍵組裝而成的一維、二維或三維結(jié)構(gòu)的材料。與傳統(tǒng)的無機多孔材料相比，MOFs材料由于其金屬離子和有機配體的選擇范圍更廣，因此可以設(shè)計合成具有多種多樣的結(jié)構(gòu)形式和特性的材料。MOFs材料在氣體儲存、分離、催化、磁性等方面有著潛在的實際應(yīng)用價值，引起了各國學(xué)者的廣泛關(guān)注，近幾年已成為新功能材料研究的熱點之一。
本研究通過改進方法合成了含有氨基修飾的金屬有機骨架材料（CAU-1），該材料具有較高的CO2吸附量和吸附熱，并且對于CO2和N2氣體，表現(xiàn)出非常高的吸附選擇性。在273K和1atm條件下，該材料的CO2吸附量高達7.2mmol/g, 是目前報道的最高吸附能力的MOFs之一。相比之下，CH4和N2吸附量分別只有1.34mmol/g和0.37mmol/g。在273K時，CO2/N2選擇性高達101:1。在低覆蓋度時，該材料的CO2吸附熱高達48kJ/mol。同時，在77K和30atm條件下，該材料能夠吸附4.0wt%氫氣。此外，該材料對低濃度甲醇表現(xiàn)極強的敏感性。
隨著“全球變暖”帶來的各種問題日漸凸顯，CO2作為一種溫室氣體，對人類生存環(huán)境有著嚴重的負面影響，但同時也是一種重要的資源和工業(yè)氣體，可以在許多方面造福于人類，如在食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。如何開發(fā)經(jīng)濟高效的CO2捕集技術(shù)和封存技術(shù)，已成為各國政府關(guān)注的重點之一。此項研究成果將在二氧化碳捕集、氫氣儲存、甲醇檢測等方面具有良好的應(yīng)用前景。
