Coord. Chem. Rev. : MOFs基复合吸附剂高效 CO₂吸附分离研究：四类体系的进展与数据支撑

近日，昆明理工大学张玉团队通过系统梳理金属有机框架（MOFs）与碳材料、多孔 SiO₂、金属氧化物及 MOFs 自身四类固体材料的复合策略，解决了单一 MOFs 结构稳定性差、CO₂扩散阻力大、抗水性弱、机械强度低及再生能耗高等实际应用局限，为 CO₂吸附分离技术的工业化推进提供了全面理论与数据支撑。研究成果以“Progress of MOFs/solid material composite adsorbent for efficient CO₂ adsorption and separation”为题发表于《Coordination Chemistry Reviews》期刊。

当前全球能源需求仍以煤、石油、天然气等化石燃料燃烧为主，大量 CO₂排放引发系列环境问题。吸附分离技术因能耗低、可循环性强、CO₂选择性优异，成为高效的 CO₂捕获手段，而开发兼具高比表面积与发达孔隙、优异环境稳定性及气体分子高亲和力的吸附剂是核心。

MOFs 作为新型多孔材料，虽凭借结晶多孔结构、高比表面积、可调孔结构及多功能位点在CO₂吸附分离领域前景广阔，但单一 MOFs 存在显著短板：多数为微孔结构（孔径 < 2nm），动态吸附中 CO₂扩散阻力大，传质速率远低于介孔复合材料；高压力或低浓度 CO₂条件下吸附性能显著下降，且较高再生温度增加能耗与成本；对水分敏感，水分子易占据开放金属位点（OMS）或引发结构水解，降低吸附效率；机械强度低，难以满足工业级造粒、成型或膜组件加工需求，严重制约工业化应用。

作为系统性综述，本文全面梳理四类 MOFs 基复合 CO₂吸附剂的设计、合成及性能提升机制，各体系均有明确数据与图表支撑。

图 1：MOFs 基固体载体复合材料对 CO₂捕获与分离的性能增强，涵盖吸附性能、再生性能、抗水性能及机械稳定性，直观呈现四类复合体系优化方向

在 MOFs / 碳材料体系中，碳材料（氧化石墨烯 / GO、碳纳米管 / CNTs、活性炭 / AC 等）的高比表面积、多级孔结构与疏水特性，与 MOFs 形成协同效应。

图 2：MOFs / 碳复合 CO₂吸附剂的类型及性能增强机制，展示 MOFs/GO、MOFs/CNTs、MOFs/AC 等子体系结构设计

该综述通过多尺度调控视角，明确四类 MOFs 基复合吸附剂通过分子级界面电子转移、介观级分级孔结构构建、宏观级机械强度提升，实现 CO₂吸附容量、选择性、稳定性与再生性能的协同优化，为烟气处理、天然气纯化、直接空气捕获等工业场景提供多样化解决方案。

同时，综述客观指出当前领域挑战：界面相容性控制难、材料制备成本高、规模化生产技术不成熟、复杂环境（低浓度 CO₂、多干扰气体）下性能衰减及再生技术工业化不足。

未来需重点开发绿色简单的合成策略、连续化生产设备，推动非热再生技术发展，探索吸附 - 催化一体化材料，并结合先进表征与多尺度模拟，为 MOFs 基复合吸附剂的工业化应用提供关键支撑。

Progress of MOFs/solid material composite adsorbent for efficient CO2 adsorption and separation,Coordination Chemistry Reviews, Volume 549, Part 2, 2026, 217334, ISSN 0010-8545

https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217334.

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