Stable SIFSIX-3-Ni NanoMOF Enabled Green Capture and Circular Utilization of CO2/CF4/C2F6: A Carbon-Neutral Strategy for Aluminum Electrolysis Emission Control

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作者
Shizhen Liu,Yongzheng Wang,Yongzheng Wang,Youzhi Wang,Youzhi Wang,Qihang Tian,Yinhui Li,Bin Chen,Yiran Wang,Yiran Wang,Lailai Qin,Heping Ma
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (37): 52186-52193 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsami.5c12313
摘要

The aluminum electrolysis industry generates massive greenhouse gas emissions dominated by CO2 and perfluorocarbons (PFCs, CF4/C2F6), presenting dual challenges of climate impact and resource waste. Here, we report a robust nickel-based metal-organic framework (SIFSIX-3-Ni) featuring confined square channels (3.55 Å) that achieves the molecular-sieving separation of CO2 from CF4/C2F6 mixtures. Unlike conventional adsorbents, this MOF exhibits exceptional CO2 selectivity (>105 IAST) through precise size exclusion and strong quadrupole interactions with CO2 by proximal fluorine arrays. Breakthrough experiments validate its molecular-sieving capability across varying gas compositions (CO2: 50-80 vol %), with 40-65 min g-1 CO2 retention times enabling direct CF4/C2F6 enrichment. The enriched CF4/C2F6 was subjected to an aspen distillation simulation to obtain 99.99% CF4 and C2F6. Crucially, the synthetic MOF demonstrates remarkable stability under corrosive HF exposure and maintains a 100% CO2 adsorption capacity over five temperature-swing cycles. This work establishes a paradigm for simultaneous carbon capture and high-value PFC recovery in advancing sustainable aluminum electrolysis off-gas utilization.
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