金屬有機(jī)框架材料有助實(shí)現(xiàn)碳中和

　　化石燃料會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，科學(xué)家們一直在尋找替代能源。美國加州大學(xué)伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家最近在《自然·能源》雜志發(fā)表文章提出，在找到高效經(jīng)濟(jì)的替代能源之前，當(dāng)前和不久的將來，金屬有機(jī)框架材料(MOFs)有望作為一種解決方案：短期內(nèi)既能用于捕獲和轉(zhuǎn)化二氧化碳，長期又能幫助生產(chǎn)和儲(chǔ)存氫氣，并以此為工具，最終形成一個(gè)碳中和的能量循環(huán)。

　　MOFs是由金屬氧化物構(gòu)成的材料，結(jié)構(gòu)多樣，空隙極多。內(nèi)部孔隙大小、形狀能通過有機(jī)和無機(jī)鍵來調(diào)整，可以捕獲氫氣、二氧化碳等氣體，而且許多MOFs能在不同溫度、壓力條件下保持高度穩(wěn)定。

　　從長期看，氫氣是清潔能源的最終目標(biāo)，但存儲(chǔ)是一大難題，要求低溫高壓，存儲(chǔ)和生產(chǎn)的成本都太高，而能吸收氫氣的MOFs有助于解決存儲(chǔ)問題。目前已有的兩種金屬有機(jī)框架材料——MOF-177和MOF-210，都能吸收大量氫氣，但仍需低溫存儲(chǔ)，且合成成本過高。研究人員仍在尋找相對(duì)廉價(jià)、更易儲(chǔ)氫的MOFs新結(jié)構(gòu)。

　　從中期看，天然氣是一種過渡能源，燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳比汽油少，開采技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施在許多國家已相當(dāng)完備，但它所需的存儲(chǔ)空間比汽油大。美國能源部先進(jìn)研究計(jì)劃署有一個(gè)新計(jì)劃，目標(biāo)是開發(fā)出可行的甲烷存儲(chǔ)系統(tǒng)，并提出每克吸附劑吸附甲烷的具體值。迄今為止，MOFs正在接近這一目標(biāo)，使用MOFs容器可多存儲(chǔ)3倍的天然氣。最近報(bào)道的一種鋁-soc-MOF-1，每克吸收的甲烷量離美國能源部的目標(biāo)僅一步之遙。

　　從目前看，MOFs可從捕獲和轉(zhuǎn)化兩方面減少化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳。MOFs的孔隙和化學(xué)性質(zhì)都可調(diào)整，如鎂-MOF-74在室溫下能吸收的二氧化碳達(dá)自重的