Mesh-like structure integrated core-shell-shell nanocomposites for enhanced stability and performance in carbon capture

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作者
Sizhuo Yang,Haiyan Mao,Chaochao Dun,Jianfang Liu,Kai-Peng Hou,Angela Cai,Jing Wang,Jane K.J. Lee,Donglin Li,Hao Lyu,Zhouyi Chen,Xudong Lv,Hao Zhuang,Xueer Xu,X. R. Zheng,Gang Ren,Jeffrey A. Reimer,Yi Cui,Jeffrey J. Urban
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 10526-10526 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41467-025-65531-3
摘要

Carbon capture is essential for mitigating climate change, yet most sorbents struggle to combine high capacity with chemical stability. Here we report core-shell-shell (CSS) nanocomposites that integrate adsorption efficiency with exceptional robustness. The design couples a metal-organic framework (MOF) core, which enriches local CO2 concentration, with a polyamine shell that is reorganized into a porous, ordered network through entanglement with an outer covalent organic framework (COF) shell. This hierarchical architecture enables dual amine functionalization via sequential “click” and Schiff-base reactions, achieving a CO2 uptake of 3.4 mmol g−1 at 1 bar. The COF outer layer also acts as a protective barrier, suppressing humidity interference and doubling cycling stability under simulated flue gas. Remarkably, the nanocomposites maintain structural integrity after one week in strongly acidic (3 M HNO3) or basic (NaOH, pH=14) environments, underscoring their chemical resilience. By uniting high capacity, cycling durability, and environmental tolerance, this CSS strategy offers a versatile platform for next-generation carbon capture materials. The study reports a metal-organic framework (MOF) - covalent organic framework (COF) nanocomposite with dual amine sites that captures CO2 efficiently and remains stable under humid, harsh conditions, offering a promising path for next-generation carbon capture.
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