【化工】石河子大学CEJ：微通道反应器制备MOF材料及其CO2吸附性能研究- 大数跨境

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2022-11-08

导读：石河子大学碳中和与环境催化剂技术研究团队于锋教授课题组利用微通道反应器成功制备了Zn-MOF材料。

金属有机骨架（Metal-Organic Framework, MOF）材料是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，主要由过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料，是一类重要的新型多孔材料，具有大比表面积、低密度、高孔隙率、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点。MOF已经成为催化、储能和分离等领域的重要研究方向。目前，制备MOF的主要方法是传统的溶液合成方法（一锅法）等间歇式制备方法，通常反应缓慢并且耗时较长。

近日，石河子大学碳中和与环境催化剂技术研究团队（Carbon Neutralization and Environmental Catalytic Technology Laboratory, CN&ECTec Lab）于锋教授课题组利用微通道反应器成功制备了Zn-MOF材料。采用微通道反应器，可以迅速混合两种或两种以上的溶液，大大缩短了材料的制备时间，整个制备流程在几秒内完成，可以连续操作。相比与传统间歇式的溶液合成法等方法，微通道反应器可实现材料的连续快速制备（Sustain. Energy Fuels, 2019, 3, 237-244; Chem. Eng. Res. Des., 2018, 134, 476-486; Nanomaterials, 2018, 8, 620; Catalysts, 2018, 8, 363）。

该团队采用微通道反应器合成了不同类型的Zn-MOFs，研究了水和甲醇等作为溶剂对Zn-MOF形貌结构的影响，并通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了水和甲醇等溶剂的作用机制。研究发现，以水作为溶剂制备的样品MOF-FNP-H₂O呈二维“叶片”结构，对CO₂的最大吸附量为4.09 mmol•g^-1；以甲醇为溶剂制备的MOF-FNP-MeOH呈三维“菱形十二面体”结构，对CO₂的最大吸附量为3.28 mmol•g^-1。