首頁氫能社會氫能社會文章詳情

鐵基MOFs：一種良好的儲氫及捕獲CO2材料

2026-04-12 06:15:265156

美國科學家發現，一種鐵基的多孔固體材料可以存儲氫氣，同時可以捕獲CO2分子，這樣可以更好的利用氫能及減少溫室氣體，其研究成果Chem. Sci上。像有機金屬框架化合物（metal-organic frameworks MOFs）之類的多空材料比表麵積比較大，可以用於移動儲氫係統中。可是，在常溫下，MOFs儲氫量比較低，因為氫氣分子與MOFs表麵的結合力比較弱。提高其儲氫量的一種方式是在其表麵形成金屬陽離子的暴露點，這些點吸附氫氣的能力比較強。

加州大學伯克利分校的Jeffrey Long與其同事合成一種表麵含有Fe2+的MOFs。雖然之前他們已經合成了含有錳及銅離子的相似的結構，可是他們發現鐵結合氫的能力更強。實際上，在室溫下，這種鐵基的MOFs比其他的MOFs的儲氫量都要高，這樣使得儲氫的研究更加接近DOE為燃料電池車製定的儲氫目標。Long表示，這種MOFs還可以很好的捕獲CO2分子，這樣可以將其用來處理發電站產生的溫室氣體。

Long解釋到，為了合成一種新型的MOFs，必須對於一些合成條件進行確定和優化，包括許多反應參數的係統性的變動：金屬鹽、金屬與配體的比例、溶劑的組成、酸/基體的含量、反應溫度以及反應時間等。因此，為了加快合成過程，Long采用了一種高效的合成方法，可以使反應物與溶劑在一容器中快速實現多達96種反應，每一次反應混合物的組成由計算機編程控製和監測。采用此方法，對於未來合成MOFs來說就變得容易些。 Long表示，他們已經采用一種自動裝置來快速、平行地合成儲氫及捕獲CO2的材料，目前他們正在致力於將這種技術與高產的篩選裝置結合起來，這樣會加快發現那些我們迫切需要的材料的步伐。來自英國謝菲爾德大學的MOFs領域的專家Lee Brammer評論到：“這種鐵基的MOFs在常溫下應用顯示了良好的儲氫以及捕獲CO2能力，這將是發展新一代商業應用材料的重要的一步。”

注：金屬有機骨架(MOFs)是由含氧、氮等的多齒有機配體(大多是芳香多酸和多堿)與過渡金屬離子自組裝而成的配位聚合物。