Rapid and scalable synthesis of CALF-20 extrudates for VPSA-based CO2 capture

可扩展性 材料科学 工艺工程 纳米技术 挤压 计算机科学 化学 比例(比率) 化学工程 生产(经济)
作者
Jifu Wang,Jianyu Sun,Lina Zhang,Guoping Hu,Gaobing Sheng,Keming Chen,Tianyang Zhu,Yufeng Hao,Hongyu Zhao,Baodeng Wang,Wei Wei,Nannan Sun
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:527: 171623-171623
标识
DOI:10.1016/j.cej.2025.171623
摘要

CALF-20, a metal-organic framework material renowned for its exceptional CO 2 adsorption performance, demonstrates significant industrial potential for flue gas carbon capture. However, conventional batch preparation and shaping methods have resulted in high production costs. This study introduces a facile, rapid, and cost-effective strategy for CALF-20 preparation, and the reaction mechanism was elucidated. The strategy is readily scalable to kilogram-level production and enables shaping into extrudates, which lowers the material cost for 2/3 and achieves over 95 % reduction in preparation time. The shaped CALF-20 exhibits an outstanding static CO 2 adsorption capacity of 2.15 mmol/g under simulated flue gas conditions (313 K, 0.15 bar), matching the performance of samples prepared via expensive and time-consuming solvothermal methods. During simulated vacuum-pressure swing adsorption (VPSA) operations over 50 cycles, the material maintains a stable working capacity of 1.51 mmol/g. Two-stage VPSA modeling demonstrates that the developed CALF-20 extrudates can achieve over 90 % CO 2 capture efficiency and product purity. This work addresses critical challenges for CALF-20 application, particularly in advancing practical implementation for low-cost CO 2 capture.
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