中国科学家参与研发金属有机框架CALF-20，已与巴斯夫合作量产 “要想进行工业测试

“要想进行工业测试，就得把CALF-20做成结构性吸附剂，为此我尝试了很多方法。印象最深的是2016年2月的一天，我到另一座城市的一家研究所借实验仪器进行实验。当天早上五点多，我自己开着1998年的旧车赶往300多公里外的目的地，一路上还特别担心车会抛锚。那天刚好是中国农历新年初一。完成实验后，我到当地一家粤式茶餐厅独自吃了份港式双拼饭犒劳自己。后来这次实验效果并没有达到我们的预期，但也给我们提供了一些思路。 ”
目前任职于加拿大纪念大学化学研究中心C-CART的林健斌博士，是近期一篇Science论文的第一作者，该工作历时10年，期间也经历过经费不足等困难。

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图|林健斌（来源：林健斌）
但最终迎来了好结果，自2021年1月份以来， CALF-20正在加拿大Lafarge-Holcim水泥厂的CO2MENT项目中，进行每天一吨二氧化碳捕获的工业试验，它也是世界上第一个工业示范的MOF材料。

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图丨Lafarge-Holcim水泥厂的CO2MENT项目（来源：Svante）
2021年12月16日，相关论文以《一种可扩展的金属-有机框架作为二氧化碳捕捉的持久物理吸附剂》（Ascalablemetal-organicframeworkasadurablephysisorbentforcarbondioxidecapture）为题发表在Science上。

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图|相关论文（来源：Science）
极其罕见：甚至可以压制水蒸气而吸附CO2
该研究的背景在于，对烟道气进行碳捕获是减少碳排放的有效途径之一。烟道气的主要成分是氮气（N2），而二氧化碳（CO2）占比只有15%左右，另外还含有水和酸性气体，这增加了碳捕获的难度。
使用传统有机胺溶液进行CO2吸附的办法，是一种结合了化学吸附和物理吸附的方式，其再生过程需要消耗大量能源，同时有机胺也会发生分解反应而增加成本。
固态吸附材料则代表着另一种碳捕获技术。多数情况下，固态化学吸附材料对CO2有着更高的吸附量和选择性，然而其再生过程也更耗能。
但是，固态物理吸附材料则能提供更低的再生成本。林健斌的主要研究目标，是设计合成出可在实际烟道气中进行高吸附量和高选择性，并且性能稳定的CO2多孔固态物理吸附材料。
在实际烟道气中进行碳捕获时，固态吸附材料往往面对“七个是否”：是否在室温以上具有高的CO2吸附量；是否具备快速的吸附/脱附动力学；是否在混合气体N2和O2中具有高CO2选择性，以及在湿气中仍保持性能；是否在温和条件中再生；是否可以形成结构性吸附剂；是否在吸附-脱附循环过程中保持化学、机械和热稳定性；是否具备低成本和工业化量产的可能性。
这时就该聊聊金属有机框架（MOF ， Metal-OrganicFramework）。它代表着一类新型多孔固态吸附材料，是一种由大量微观单元比如金属离子和有机配体组装而成的复合材料，具有高比表面积、结构高度有序和孔道表面可调控等优点。
【中国科学家参与研发金属有机框架CALF-20，已与巴斯夫合作量产】近二十几年来，大量的MOFs被合成并报道出来。但此前并没有一例MOF能很好地解决上述所有问题、且被实际应用到工业碳捕获中。
在该研究中，林健斌等人设计合成出一例MOF、并命名为CALF-20（CalgaryFramework20）。 CALF-20由非常廉价的工业原料制备而成，实验证明它能很好地解决以上所有问题，并可在实际烟道气中进行碳捕获。