作者：Zhuoshen Huang, Wei Xia, Xiubing Huang*

01 论文信息

论文信息

Huang Z, Xia W and Huang X. Porous materials with terminal zinc hydride sites to capture high-temperature carbon dioxide[J].Green Carbon, 2025.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2025.03.001

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Porous materials with terminal zinc hydride sites to capture high-temperature carbon dioxide

中文解读原链接

Green Carbon文章 | 北京科技大学黄秀兵教授：末端锌氢位点捕获高温二氧化碳

02 背景简介

随着全球气候变化的日益严峻，减少二氧化碳（CO₂）排放成为了亟待解决的重要问题。目前，使用水性胺溶液捕获燃烧后CO₂是最成熟的技术，但其反应温度较低，在处理高温工业废气时成本高昂。金属-有机框架（MOFs）材料因其高稳定性、结构可调节性、优异吸附动力学和循环性能而被广泛研究，但能够耐受150 ℃以上高温并有效捕获CO₂的MOFs材料仍鲜有报道。因此，开发能在高温下稳定高效捕获CO₂的新型多孔材料至关重要。

近日，北京科技大学黄秀兵教授团队在Green Carbon上发表题为“Porous materials with terminal zinc hydride sites to capture high-temperature carbon dioxide”文章，深入解读了美国加州大学伯克利分校Jeffrey R. Long团队在Science期刊上报道的具有末端锌氢位点（Zn–H）的新型MOF材料（ZnH-MFU-4l）。该材料能够在高达200 ℃的温度下可逆捕获低浓度CO₂，为应对高温工业废气排放提供了创新性解决方案。

03 文章简介

创新的捕获机制

与传统胺捕获或物理吸附不同，ZnH-MFU-4l通过其末端的Zn–H位点与CO₂发生化学反应，生成Zn(O₂CH)-MFU-4l。这一化学插入反应最高可在300 ℃下进行，实现了在高温条件下的高效、高容量CO₂捕获。

卓越的高温性能

该材料的CO₂吸附量随温度升高（25°C至150°C）而显著增加，在150°C和低分压（10 mbar）下仍能保持强劲吸附，这一现象在以往多孔材料中极为罕见。其高热吸附焓确保了CO₂分子与Zn-H位点间的强健结合。

优异的稳定性与选择性

经过500多次吸附-脱附循环后，该材料仍能保持96%的初始吸附容量，展现出非凡的循环稳定性。在含有水汽（2% H₂O）和二氧化硫（21 ppm SO₂）的模拟工业废气中，其对CO₂仍保持高吸附选择性，证明了其在实际应用中的巨大潜力。

总结及展望

该评论文章指出，ZnH-MFU-4l的工作标志着MOF材料在高温CO₂捕获领域取得了重大突破，为钢铁、水泥等高温工业的碳捕集提供了新材料范式。尽管前景广阔，但其在更复杂烟气组分中的长期性能以及规模化生产的成本问题仍需进一步研究。该工作为设计用于极端条件的高性能、反应性吸附剂指明了方向，推动了碳捕集材料从基础研究走向工业应用的进程。

04 作者简介

黄秀兵 教授

黄秀兵，北京科技大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，Green Carbon青年编委。从事纳米复合材料的定向设计、可控合成、性质调控及其在催化有机合成与相变储能领域的应用基础研究。近年来在Nat. Commun., Adv. Energy Mater., Coord. Chem. Rev.等期刊发表论文120余篇（70余篇影响因子>10），被引用900余次（Google Scholar），H指数为52。

05 Green Carbon

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