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CO2, CH4, and H2 Adsorption Performance of the Metal–Organic Framework HKUST-1 by Modified Synthesis Strategies
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2023-04-26 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c04303 Hussein Rasool Abid 1, 2, 3 , Aamir Hanif 4 , Alireza Keshavarz 1, 2 , Jin Shang 4 , Stefan Iglauer 1, 2
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2023-04-26 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.2c04303 Hussein Rasool Abid 1, 2, 3 , Aamir Hanif 4 , Alireza Keshavarz 1, 2 , Jin Shang 4 , Stefan Iglauer 1, 2
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High-pressure adsorption of CO2, H2, and CH4 has several applications, including CO2 capture, methane, and hydrogen storage. The performance ultimately depends on the adsorbent design. Herein, we report a comparative assessment of a Cu-metal–organic framework (MOF) (HKUST-1) by conventional hydrothermal synthesis and its modified analogues, HKUST-N with NH4OH and HKUST-Ca with Ca(NO3)2, for CO2, CH4, and H2 adsorption. The materials showed high CO2 (12 mol/Kg), CH4 (2.5–4 mol/Kg), and H2 (0.4–0.8 mol/Kg) capacities at 50 bar. Owing to different synthesis strategies, the differences in surface area, pore size distribution, morphology, and the presence of calcium species in HKUST-Ca considerably impacted CH4 and H2 adsorption, leading to considerable differences in selectivities for various gas mixtures. This work establishes a clear correlation of subtle modifications in synthesis strategies of the MOF HKUST-1 on its morphological characteristics and CO2, CH4, and H2 adsorption performance.
中文翻译：
金属有机骨架 HKUST-1 通过改进合成策略对 CO2、CH4 和 H2 的吸附性能
CO 2、H 2和CH 4的高压吸附有多种应用，包括CO 2捕获、甲烷和氢储存。性能最终取决于吸附剂设计。在此，我们报告了通过常规水热合成及其改性类似物 HKUST-N 与 NH 4 OH 和 HKUST-Ca 与 Ca(NO 3 ) 2对铜金属有机骨架 (MOF) (HKUST-1) 的比较评估, 用于 CO 2、CH 4和 H 2吸附。材料显示出高 CO 2 (12 mol/Kg)、CH 4 (2.5–4 mol/Kg) 和 H 2(0.4–0.8 mol/Kg) 在 50 巴下的容量。由于不同的合成策略，HKUST-Ca 中表面积、孔径分布、形态和钙物质存在的差异显着影响 CH 4和 H 2吸附，导致各种气体混合物的选择性存在显着差异。这项工作建立了 MOF HKUST-1 合成策略的细微修改与其形态特征和 CO 2、CH 4和 H 2吸附性能之间的明确相关性。
更新日期：2023-04-26
中文翻译：
金属有机骨架 HKUST-1 通过改进合成策略对 CO2、CH4 和 H2 的吸附性能
CO 2、H 2和CH 4的高压吸附有多种应用，包括CO 2捕获、甲烷和氢储存。性能最终取决于吸附剂设计。在此，我们报告了通过常规水热合成及其改性类似物 HKUST-N 与 NH 4 OH 和 HKUST-Ca 与 Ca(NO 3 ) 2对铜金属有机骨架 (MOF) (HKUST-1) 的比较评估, 用于 CO 2、CH 4和 H 2吸附。材料显示出高 CO 2 (12 mol/Kg)、CH 4 (2.5–4 mol/Kg) 和 H 2(0.4–0.8 mol/Kg) 在 50 巴下的容量。由于不同的合成策略，HKUST-Ca 中表面积、孔径分布、形态和钙物质存在的差异显着影响 CH 4和 H 2吸附，导致各种气体混合物的选择性存在显着差异。这项工作建立了 MOF HKUST-1 合成策略的细微修改与其形态特征和 CO 2、CH 4和 H 2吸附性能之间的明确相关性。
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