A perfluorinated covalent triazine-based framework for highly selective and water–tolerant CO2 capture

吸附 选择性 化学 共价键 烟气 三嗪 吸附剂 变压吸附 化学工程 共价有机骨架 选择性吸附 聚合物 有机化学 催化作用 工程类
作者
Yunfeng Zhao,Kexin Yao,Baiyang Teng,Tong Zhang,Yu Han
出处
期刊:Energy and Environmental Science [Royal Society of Chemistry]
卷期号:6 (12): 3684-3684 被引量:514
标识
DOI:10.1039/c3ee42548g
摘要

We designed and synthesized a perfluorinated covalent triazine-based framework (FCTF-1) for selective CO2 capture. The incorporation of fluorine (F) groups played multiple roles in improving the framework's CO2 adsorption and separation capabilities. Thermodynamically, the strongly polar C–F bonds promoted CO2 adsorption via electrostatic interactions, especially at low pressures. FCTF-1's CO2 uptake was 1.76 mmol g−1 at 273 K and 0.1 bar through equilibrium adsorption, exceeding the CO2 adsorption capacity of any reported porous organic polymers to date. In addition, incorporating F groups produced a significant amount of ultra-micropores (<0.5 nm), which offered not only high gas adsorption potential but also kinetic selectivity for CO2–N2 separation. In mixed-gas breakthrough experiments, FCTF-1 exhibited an exceptional CO2–N2 selectivity of 77 under kinetic flow conditions, much higher than the selectivity (31) predicted from single-gas equilibrium adsorption data. Moreover, FCTF-1 proved to be tolerant to water and its CO2 capture performance remained excellent when there was moisture in the gas mixture, due to the hydrophobic nature of the C–F bonds. In addition, the moderate adsorbate–adsorbent interaction allowed it to be fully regenerated by pressure swing adsorption processes. These attributes make FCTF-1 a promising sorbent for CO2 capture from flue gas.
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