ポストコンバッション二酸化炭素回収のための温度揺動吸着を介した金属有機フレームワークの評価

代表的な金属有機フレームワーク、Zn4O(BTB)2 (BTB3− = 1,3,5-ベンゼントリベンゾエート; MOF-177)とMg2(dobdc) (dobdc4− = 1,4-ジオキシド-2,5-ベンゼンジカルボン酸; Mg-MOF-74, CPO-27-Mg)が、温度揺動吸着（TSA）を介したポストコンバッションCO2回収への潜在的な使用のために詳細に評価される。低圧単一成分CO2およびN2吸着等温線は、20°Cから200°Cまで10°Cごとに測定され、各材料の性能を正確に分析することが可能となった。CO2吸着の分離現象および熱力学をより完全に理解するために、さまざまな方法を用いて等温線が分析された。CO2吸着の等エンタルピー熱に関して、Mg2(dobdc)はMg2+部位の飽和に近づく荷重で急激な低下を示し、これは異なる産業用途における再生にとって重要な意味を持つ。CO2/N2選択性は、MOF-177、Mg2(dobdc)、およびゼオライトNaXについて理想吸着溶液理論（IAST）を使用して計算され、作業容量は簡略化されたTSAモデルを使用して推定された。重要なことに、MOF-177は200°Cの再生温度でも正の作業容量を示さないのに対し、Mg2(dobdc)はこの温度で17.6 wt %の作業容量に達する。これらの3つの材料に対してブレークスルーシミュレーションも行われ、Mg2(dobdc)のMOF-177およびゼオライトNaXに対する優れた性能が示された。これらの結果は、強力なCO2吸着部位の存在がTSAプロセスを介したポストコンバッションCO2回収において金属有機フレームワークが有用であるために不可欠であることを示し、単一成分ガス吸着等温線の分析を介した新しい金属有機フレームワークの評価手法を提示する。