本技术属于材料科学与环境工程技术领域,尤其涉及一种光湿响应MOFs复合材料及其制备方法和应用,本发明所制备的光湿响应MOFs复合材料不仅能在光照条件下实现吸附性能的提升,还能响应湿度变化,进一步增强对CO<subgt;2</subgt;的吸附能力。通过合理的结构设计与材料复合,实现光能与湿度的双重利用,提高CO<subgt;2</subgt;吸附效率与选择性。该材料结合了光响应与湿响应的双重优势,能够在光照和湿度变化的条件下显著提升对CO<subgt;2</subgt;的吸附能力。利用太阳能等清洁能源驱动吸附过程,降低了传统吸附技术的能耗成本,符合绿色可持续发展的理念。该复合材料可广泛应用于工业烟道气、空气分离等领域,为CO<subgt;2</subgt;的捕集与封存提供新的解决方案。
背景技术
随着人类社会工业化、现代化进程的加快和经济的高速发展以及全球人口数量的日益膨胀,资源和能源消耗强度大幅上升,二氧化碳排放快速增长,大气中二氧化碳的浓度从1990年的约350ppm飙升到了2023年的约420ppm。二氧化碳作为最主要的温室气体,其过量排放将会产生“温室效应”,引起全球变暖,进而导致气候变化、海洋酸化、海平面上升、冰川融化、物种灭绝等,对生态环境以及人类生活产生一系列重大影响。
近年来,金属-有机骨架材料(Metal Organic Frameworks,简称MOFs),作为新兴一族多孔功能材料,主要是由有机配体与金属离子通过配位作用自组装形成的类沸石材料。与传统吸附材料相比,这类新材料具有高比表面积、可控的孔隙率、规则的孔道结构和表面可修饰性等特点,使其在CO2
吸附分离方面具有巨大的应用前景和发展潜力。然而,在实际应用场景中,水蒸气不可避免地存在于大气、天然气和工业烟气等。水蒸气的存在不仅直接影响MOFs的结构稳定性,而且也影响MOFs对CO2
的吸附分离性能。研究一种将水蒸气不利的竞争吸附转变为有利的协同吸附的新型固体多孔吸附材料,这将是一个极具挑战的课题。
此外,传统的吸附分离技术如变压吸附、变温吸附等存在能耗高、效率低等问题。光响应MOFs材料作为一种新兴吸附剂,通过光照引发材料内部变化,调节吸附性能,展现出巨大的应用潜力。然而,当前的光响应MOFs材料往往局限于单一的光响应特性,且吸附性能提升有限。
实现思路