氨基配体交换策略增强ZIF-67的CO2选择性吸附性能研究

本文推荐一种简便的氨基配体交换策略，成功制备了氨基功能化ZIF-67（ZIF-67-NH2），其在298 K和1 MPa条件下CO2吸附量达191.45 cm3/g，较原始ZIF-67提升42%，且具有优异的CO2/CH4和CO2/N2选择性吸附性能。通过理论计算揭示了氨基降低CO2吸附能的关键机制，为碳捕集材料（MOFs）的工业化应用提供了新思路。

　　

Highlight

本研究开发了一种简便的氨基配体交换策略，以大规模生产的ZIFs为基底合成氨基功能化ZIF-67（ZIF-67-NH₂）。令人印象深刻的是，ZIF-67-NH₂-24h在298 K和1 MPa条件下展现出卓越的CO₂捕集能力（191.45 cm³/g），较原始ZIF-67提升42%，且优于多数已报道的ZIF基吸附剂。

Chemicals

实验所用甲醇（CH₄O）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、2-甲基咪唑（C₄H₆N₂）等试剂均来自上海麦克林生化科技有限公司，高纯度气体（CO₂/CH₄/N₂）购自淄博长泉化工。

Synthesis and characterization of ZIF-67-NH₂

通过将钴盐与2-甲基咪唑的甲醇溶液混合，首先合成粒径656 nm的ZIF-67（图S1），随后在甲醇/DMF混合溶液中与2-氨基咪唑进行配体交换。

Conclusions

氨基的引入显著降低了ZIF-67-NH₂-24h对CO₂的吸附能，而对CH₄和N₂的吸附能保持不变，从而实现了CO₂选择性吸附能力的突破性提升。