金屬有機框架材料有助實現碳中和
- 發佈時間：2016-04-27 01:30:26 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京4月26日電 （記者常麗君）化石燃料會産生二氧化碳等溫室氣體，科學家們一直在尋找替代能源。美國加州大學伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家最近在《自然·能源》雜誌發表文章提出，在找到高效經濟的替代能源之前，當前和不久的將來，金屬有機框架材料（MOFs）有望作為一種解決方案：短期內既能用於捕獲和轉化二氧化碳，長期又能幫助生産和儲存氫氣，並以此為工具，最終形成一個碳中和的能量迴圈。
MOFs是由金屬氧化物構成的材料，結構多樣，空隙極多。內部孔隙大小、形狀能通過有機和無機鍵來調整，可以捕獲氫氣、二氧化碳等氣體，而且許多MOFs能在不同溫度、壓力條件下保持高度穩定。
從長期看，氫氣是清潔能源的最終目標，但存儲是一大難題，要求低溫高壓，存儲和生産的成本都太高，而能吸收氫氣的MOFs有助於解決存儲問題。目前已有的兩種金屬有機框架材料——MOF-177和MOF-210，都能吸收大量氫氣，但仍需低溫存儲，且合成成本過高。研究人員仍在尋找相對廉價、更易儲氫的MOFs新結構。
從中期看，天然氣是一種過渡能源，燃燒時産生的二氧化碳比汽油少，開採技術和基礎設施在許多國家已相當完備，但它所需的存儲空間比汽油大。美國能源部先進研究計劃署有一個新計劃，目標是開發出可行的甲烷存儲系統，並提出每克吸附劑吸附甲烷的具體值。迄今為止，MOFs正在接近這一目標，使用MOFs容器可多存儲3倍的天然氣。最近報道的一種鋁-soc-MOF-1，每克吸收的甲烷量離美國能源部的目標僅一步之遙。
從目前看，MOFs可從捕獲和轉化兩方面減少化石燃料産生的二氧化碳。MOFs的孔隙和化學性質都可調整，如鎂-MOF-74在室溫下能吸收的二氧化碳達自重的37.9%，但它仍需改進。此外，MOFs還可作催化劑將二氧化碳轉化為有用化合物。
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