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铁基MOFs：一种良好的储氢及捕获CO2材料

2019/10/15 15:50:002006

美国科学家发现，一种铁基的多孔固体材料可以存储氢气，同时可以捕获CO2分子，这样可以更好的利用氢能及减少温室气体，其研究成果Chem. Sci上。像有机金属框架化合物（metal-organic frameworks MOFs）之类的多空材料比表面积比较大，可以用于移动储氢系统中。可是，在常温下，MOFs储氢量比较低，因为氢气分子与MOFs表面的结合力比较弱。提高其储氢量的一种方式是在其表面形成金属阳离子的暴露点，这些点吸附氢气的能力比较强。

加州大学伯克利分校的Jeffrey Long与其同事合成一种表面含有Fe2+的MOFs。虽然之前他们已经合成了含有锰及铜离子的相似的结构，可是他们发现铁结合氢的能力更强。实际上，在室温下，这种铁基的MOFs比其他的MOFs的储氢量都要高，这样使得储氢的研究更加接近DOE为燃料电池车制定的储氢目标。Long表示，这种MOFs还可以很好的捕获CO2分子，这样可以将其用来处理发电站产生的温室气体。

Long解释到，为了合成一种新型的MOFs，必须对于一些合成条件进行确定和优化，包括许多反应参数的系统性的变动：金属盐、金属与配体的比例、溶剂的组成、酸/基体的含量、反应温度以及反应时间等。因此，为了加快合成过程，Long采用了一种高效的合成方法，可以使反应物与溶剂在一容器中快速实现多达96种反应，每一次反应混合物的组成由计算机编程控制和监测。采用此方法，对于未来合成MOFs来说就变得容易些。 Long表示，他们已经采用一种自动装置来快速、平行地合成储氢及捕获CO2的材料，目前他们正在致力于将这种技术与高产的筛选装置结合起来，这样会加快发现那些我们迫切需要的材料的步伐。来自英国谢菲尔德大学的MOFs领域的专家Lee Brammer评论到：“这种铁基的MOFs在常温下应用显示了良好的储氢以及捕获CO2能力，这将是发展新一代商业应用材料的重要的一步。”

注：金属有机骨架(MOFs)是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。