生物基金属有机框架的缺陷调控增强CO2吸附与催化转化研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Defective Modulation of Bio-base Metal-organic Frameworks for Enhanced CO 2 Adsorption and Catalytic Conversion

　　本文系统阐述了以三乙胺（TEA）为模板剂调控生物基MOFs（AspCuTEA）的缺陷结构，通过增加仲胺基团和混合价态铜（Cu(I)/Cu(II)）含量，显著提升CO2吸附容量（313 mg/g）和催化转化率（92.3%）。该研究为开发吸附-催化双功能材料实现CO2资源化利用提供了新策略。

　　

亮点

材料

实验所用试剂均为分析纯（苯乙烯氧化物≥90%除外），使用前未经过纯化处理。具体化学品供应商信息见支撑材料表S1。

MOF合成与表征

将天冬氨酸（0.04 mol）溶于10 mL水，按TEA/Asp摩尔比1.2、2.0、2.8加入三乙胺，形成弱碱性透明溶液。将该溶液逐滴加入100 mL Cu(NO₃)₂水溶液（0.5 mol/L）中。

MOFs表征

通过FT-IR、XPS、TG和XRD对合成材料进行表征（图1）。FT-IR显示Asp在3100-2500 cm^-1出现多重特征峰：-NH₃⁺峰位于3047 cm^-1，分子内氢键峰位于2700-2500 cm^-1。Asp的-COO峰（1705/1562 cm^-1）在MOFs中位移至1628/1592 cm^-1，新出现的Cu-O键（579 cm^-1）和Cu-N键（501 cm^-1）证实配位成功。

结论

TEA模板剂调控有效加速AspCuTEA-2.0对CO₂的吸附动力学，20分钟达到平衡且循环10次后吸附容量仅衰减4.5%。吸附的CO₂可直接参与环氧化物环加成反应，在优化条件下转化率达92.3%，选择性98.7%，展现优异的稳定性与工业应用潜力。