在多组分金属-有机框架中，针对P/P0 = 0.2条件对水吸附性能进行精准调控，以增强基于水吸附的制冷效果

《Journal of Materials Chemistry A》：Targeted tuning of water adsorption at P/P0 = 0.2 in multivariate metal–organic frameworks for boosting water-sorption-driven refrigeration

本研究通过优化多变量MOFs中含氮官能团的含量及分布，显著提升了其在P/P0=0.2时的水吸附量至0.34 g/g，并使COP达到0.79。实验表明，适量引入吡嗪-2,6-二羧酸修饰的CAU-10H材料，有效促进大水团簇形成，超越MIP-200和KMF-2等基准MOFs的性能，为高效水基吸附式制冷技术提供新方案。

　　

基于水的吸附制冷技术已成为减少全球能源消耗和由供暖及制冷需求引起的环境污染的一种有前景的解决方案。尽管已经开发了许多金属-有机框架（MOFs）作为水吸附剂，但它们的制冷性能通常受到在 P/P₀ = 0.20 时水吸附量不足的限制。在此，我们提出了一种优化多组分金属-有机框架（MTV-MOFs）中亲水性氮位点含量和分布的策略，以在 P/P₀ = 0.20 时显著提高水吸附量，从而提升制冷效率。通过将含有两个氮位点的吡嗪-2,6-二羧酸引入CAU-10H，设计并合成了一系列MTV-MOFs（CAU-10H/PDC-x%，x = 5, 10, 15）。在这些MTV-MOFs中，最优的CAU-10H/PDC-10%表现出S形的水吸附等温线，在 P/P₀ = 0.20 时的水吸附量提高了至0.34 g g^?1，而在 P/P₀ < 0.10 时对初始水吸附量影响甚微。这一在 P/P₀ = 0.20 时的水吸附量明显高于原始CAU-10H（0.28 g g^?1），甚至可与一些基准材料（如MOF-303（0.37 g g^?1）和MIP-200（0.36 g g^?1）相媲美。理论计算表明，优化后的氮位点含量和分布使得它们无法参与初始吸附过程，仅作为次级吸附位点与水分子结合，从而在 P/P₀ = 0.20 时促进更大水簇的形成。这种在 P/P₀ = 0.20 时水容量的精确提升，使得CAU-10H/PDC-10%在65°C的低温驱动温度下具有最佳的工作容量（0.29 g g^?1）和COP值（0.79），其性能优于一些基准MOFs（如MIP-200（0.11 g g^?1，0.74）和KMF-2（0.16 g g^?1））在基于水吸附的制冷应用中的表现。