《科学家开发的金属有机框架(MOFs)可以有效脱除天然气中的H2S和CO2》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-11-02
  • 使用KASUT开发的金属有机框架(MOFs)脱除天然气中硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)杂质可变得更简单和更有效。

    由于天然气供应中这两种杂质可能有较高含量,用这种方式改造天然气可以帮助沙特阿拉伯更好更清洁的利用其丰富的天然气进行供应。该技术还可促进天然气使用的增加以及包括含H2S和CO2气体在内的全球其他工业气体的应用,以获得潜在的大环境和经济效益。

    天然气主要由甲烷(CH4)、少量其他用途的烃以及一些杂质组成。一旦污染物被去除,天然气会比其他化石燃料燃烧地更干净。它既不排放煤烟颗粒,也不排放二氧化碳和污染氮和硫的氧化物。

    KAUST(阿卜杜拉国王科技大学)这一方法为沙特阿拉伯的2030视觉项目提供支持。这一主要倡议旨在减少沙特王国对石油的依赖,并开发新的环境可持续技术,其中包括从天然气中获取70%能源的目标。

    “要实现这一具有挑战性的目标,需要加强对最初含有大量H2S和CO2的天然气源的使用。” KAUST团队的Youssef Belmabkhout说。

    MOFs含有金属离子或金属团簇,它们被称为连接体的碳基有机化学基团联系在一起。重新排列不同的链接器和无机分子构建块和MOFs中的孔系统的化学性质,使它们能够执行许多有用的功能。

    这种特制的MOFs吸附剂是从天然气流中去除硫化氢(黄色和灰色)和二氧化碳(黑色和红色)污染物后的纯甲烷(蓝色)产品(右侧)。Belmabkhout解释说:“我们在这项工作中遇到的挑战是开发可以从天然气流中同样选择性地吸附H2S和CO2的有孔含氟MOF。”

    这项研究是由KAUST先进膜和多孔材料中心的一个小组进行的,该小组由Mohamed Eddaoudi教授领导。该中心开发MOFs吸附剂有着悠久的历史,为催化、储气、气敏和气体分离等多应用领域进行过开发。

    “KAUST MOF化学的最新进展是已经允许设计和建造具有潜力的各种MOFs平台,以应对与能源安全和环境可持续性有关的许多挑战。”Eddaoudi说。

    对天然气的升级研究大部分是由沙特国家石油天然气公司Aramco资助的。“Aramco的利益无疑证实了这项工作对Kingdom的重要性。”Eddaoudi补充道。

    Aramco的一个新项目也在进行中,它将调查扩大程序为商业开发做准备。优化MOFs的化学特性的进一步研究也正在与其他工业合作伙伴进行讨论。

    “这不仅仅是化学。”Belmabkhout强调:“它是将化学、化学和工艺工程、物理和计算与工业伙伴相结合,以促进自然资源的经济利用。”

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=320096
相关报告
  • 《纳米科学家开发了工程胶体晶体的新方法》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2020-06-22
    • 新材料有望用于检测和解毒环境中的有害化学物质,以及在医药和能源存储方面的应用 美国西北大学国际纳米技术研究所(IIN)的研究人员开发了一种新的纳米材料工程方法,这种材料被称为胶体晶体,使用具有独特特性的建筑材料,这可能会促进医学、能源和环境方面的进步。 这项研究发表在5月19日的《自然通讯》杂志上。 表面涂有核酸的纳米颗粒可以被编程并组装成被称为胶体晶体的有序阵列。其中一些晶体的结构与自然界中发现的其他固体类似,比如食盐,但其他晶体的结构没有天然的等价物。胶体晶体可以应用于光子学等领域。 金属-有机骨架已用于解决气体储存、药物传递、化学传感和催化等方面的问题。这些框架是由有机分子配合金属离子或团簇在多孔,多维晶体结构。 纳米颗粒形式的金属有机骨架(MOF NPs)具有类似的潜力,但由于其纳米尺度的大小,具有显著的优势。然而,MOF NPs作为胶体晶体构建块的有效性受到其尺寸不均匀性和稳定性差的限制。 在这项研究中,由Chad a . Mirkin和Omar K. Farha领导的IIN研究人员设计了一种方法来克服这一限制,提高MOF NPs的统一性。用离心机分离小范围和密度的颗粒后,这些MOF NPs被DNA进行化学修饰。然后,研究人员使用MOF NPs来设计胶体晶体超晶格,这些超晶格要么完全由MOF NPs组成,要么是MOF NPs和金属纳米颗粒的组合。 这些新材料不仅在检测某些环境中的有害化学物质方面很有前景,而且在清除它们方面也很有前景。例如,利用MOF的NP超晶格作为光催化剂,研究人员能够将芥子气的模拟物转化为无毒形式。 使用这种方法,二维阵列和三维超晶格可以以非凡的精度设计和制备,使开发能够收集光用于储能、感知分子或催化化学反应的材料成为可能。他们的研究也显示了MOF NP构造块的形状如何影响整体晶格的最终结构。 论文题为“金属有机框架纳米粒子与DNA的胶体晶体工程”。 米尔金,通讯作者,是IIN的创始人和主任,以及温伯格文理学院乔治·b·拉斯曼化学教授。 与IIN合作的还有温伯格文理学院化学系的合著者王顺志、Sarah S. Park、Cassandra T. Buru、林海欣和Farha;以及麦考密克工程学院的陈鹏程和埃里克·罗斯。
  • 《 科学家开发高效的催化方法 可将原始生物质转化为低碳足迹的天然气》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-02-06
    • 天然气可以作为发电、供暖和交通动力的燃料。它也是制造氢气和氨气的原材料。目前,生物和热能过程是两种广泛接受的天然气生产方法。然而,在这些过程中,天然气产品中的二氧化碳含量高是不可避免的,这不能满足管道天然气的成分要求。由中国科学院大连化学物理研究所路芳教授领导的研究小组提出了一种高效的催化方法,将固体生物质直接转化为低碳的天然气。 这项研究最近发表在《自然通讯》上。 研究人员制备了一种具有Ni2Al3合金相的坚固催化剂,实现了各种农林产品向天然气的几乎完全转化。在转化过程中,气体产品的总碳产量在数小时后达到了93%,并且该催化剂在30次循环中显示出强大的生产天然气的处理能力。 “生命周期评估显示,与化石天然气相比,这一过程中的一次化石能源消耗和温室气体排放可分别减少26%和34%。” 更重要的是,由木质纤维素生物质结合氢气生产的生物天然气可以通过现有的运输管道进一步应用于工业、交通和发电厂。