Graduate School of EEWS, KAIST, 291 Daehak-ro, Yuseong Gu, Daejeon 305-701, Republic of Korea.
Phys Chem Chem Phys. 2013 Sep 14;15(34):14319-27. doi: 10.1039/c3cp51768c. Epub 2013 Jul 22.
Porous network structures (e.g. metal-organic frameworks, MOFs) show considerable potential in dethroning monoethanol amine (MEA) from being the dominant scrubber for CO2 at the fossil-fuel-burning power generators. In contrast to their promise, structural stability and high-pressure behavior of MOFs are not well documented. We herein report moisture stability, mechanical properties and high-pressure compression on a model MOF structure, MOF-5. Our results show that MOF-5 can endure all tested pressures (0-225 bar) without losing its structural integrity, however, its moist air stability points at a 3.5 hour safety window (at 21.6 °C and 49% humidity) for an efficient CO2 capture. Isosteric heats of CO2 adsorption at high pressures show moderate interaction energy between CO2 molecules and the MOF-5 sorbent, which combined with the large sorption ability of MOF-5 in the studied pressure-temperature ranges show the viability of this sorbent for CO2 capturing purposes. The combination of the physicochemical methods we used suggests a generalized analytical standard for measuring viability in CO2 capture operations.
多孔网络结构（例如金属有机骨架，MOFs）在取代单乙醇胺（MEA）成为化石燃料燃烧发电厂 CO2 的主要吸收剂方面显示出巨大的潜力。与它们的前景形成鲜明对比的是，MOFs 的结构稳定性和高压行为并没有得到很好的记录。我们在此报告了模型 MOF 结构 MOF-5 的水分稳定性、力学性能和高压压缩性能。我们的结果表明，MOF-5 可以在不失去结构完整性的情况下承受所有测试压力（0-225 巴），然而，其在潮湿空气中的稳定性表明，在 21.6°C 和 49%湿度的条件下，有效 CO2 捕获的安全时间窗口为 3.5 小时。在高压下 CO2 吸附的等焓热显示 CO2 分子与 MOF-5 吸附剂之间存在中等相互作用能，结合 MOF-5 在研究的压力-温度范围内的大吸附能力，表明该吸附剂在 CO2 捕获方面具有可行性。我们使用的物理化学方法的结合为测量 CO2 捕获操作中的可行性提供了一个通用的分析标准。
