Selective adsorption of CO2 in TAMOF-1 for the separation of CO2/CH4 gas mixtures

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作者
Santiago Capelo,Mabel de Fez-Febré,Salvador Rodríguez Gómez,Juanjo Cabezas‐Giménez,Raiana Tomazini de Oliveira,Irene I. Gallo Stampino,Anton Vidal‐Ferran,Jesús González‐Cobos,Vanesa Lillo,Óscar Fabelo,Eduardo C. Escudero‐Adán,Larry R. Falvello,J.B. Parra,Paolo Rumori,Gemma Turnes Palomino,Carlos Palomino Cabello,Stefano Giancola,Sofı́a Calero,José Ramón Galán‐Mascarós
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 3243-3243 被引量:39
标识
DOI:10.1038/s41467-025-58426-w
摘要

TAMOF-1 is a robust, highly porous metal–organic framework built from Cu2+ centers linked by a L-histidine derivative. Thanks to its high porosity and homochirality, TAMOF-1 has shown interesting molecular recognition properties, being able to resolve racemic mixtures of small organic molecules in gas and liquid phases. Now, we have discovered that TAMOF-1 also offers a competitive performance as solid adsorbent for CO2 physisorption, offering promising CO2 adsorption capacity ( > 3.8 mmol g–1) and CO2/CH4 Ideal Adsorbed Solution Theory (IAST) selectivity ( > 40) at ambient conditions. Moreover, the material exhibits favorable adsorption kinetics under dynamic conditions, demonstrating good stability in high-humidity environments and minimal degradation in strongly acidic media. We have identified the key interactions of CO2 within the TAMOF-1 framework by a combination of structural (neutron diffraction), spectroscopic and theoretical analyses which conclude a dual-site adsorption mechanism with the majority of adsorbed CO2 molecules occupying the empty voids in the TAMOF-1 channels without strong, directional supramolecular interactions. This very weak dominant binding opens the possibility of a low energy regeneration process for convenient CO2 purification. These features identify TAMOF-1 as a viable solid-state adsorbent for the realization of affordable biogas upgrading. The metal-organic framework TAMOF-1 offers high performance for CO2 capture and purification from model biogas streams, thanks to its high CO2 adsorption potential, good stability in humid conditions, and energy-efficient regeneration.
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