镁基MOF-74功能化纤维素纸用于烟气中CO2吸附与PM过滤的多效材料研究

本文报道了一种通过原位生长技术将Mg-MOF-74负载于纤维素纸基质的多功能材料（MP-4），该材料在模拟烟气环境中展现卓越的CO2吸附能力（1.67 mmol·g?1）和PM2.5/PM10过滤效率（＞90%），其CO2/N2选择性高达363.78，为工业烟气净化提供了低成本、可循环的新型解决方案。

　　

Section snippets

Preparation of MP cellulose papers

Mg-MOF-74采用溶剂热法合成（参照文献[28]）。如图1所示，将0.55g绝干纤维素浆料分散于DMF:EtOH:DI（15,1,1）混合溶剂中，加入四水合乙酸镁搅拌2小时，随后加入2,5-二羟基对苯二甲酸（H₄DOBDC）搅拌20分钟。混合浆料转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜进行晶化生长。

Material characterizations

XRD图谱证实Mg-MOF-74成功负载于MP纤维素纸（图2a）。空白纤维素纸在2θ=14.66°、16.44°和22.32°处显示典型纤维素I型衍射峰，而Mg-MOF-74和MP纤维素纸在6.78°和11.76°处出现强特征峰，与文献报道一致。随着负载量增加，MP纤维素纸的衍射峰强度显著增强，且未出现杂质峰，表明Mg-MOF-74在纤维素纤维表面高度分散且结晶度良好。

Conclusions

本研究通过原位生长技术在纤维素纸上构建了多级孔结构的MP纤维素纸，该材料对烟气中的CO₂和PM展现出双重治理功能。MP-4样品在298K时CO₂吸附量达1.67 mmol·g^?1，是空白样品的9.3倍；基于IAST理论计算的CO₂/N₂（15,85）选择性高达363.78，且经5次循环后吸附衰减率低于5%。结合DFT计算与实验数据，进一步揭示了材料与CO₂分子的静电相互作用机制。