空气污染有救了这种新材料能直接吸收汽车尾气

MFM-520金属有机结构资料捕捉二氧化氮（NO2）分子（别离以蓝色和紫色表明）。图片来源于：Jill Hemman/橡树岭国家实验室/美国能源部

撰文 | Paul L Boisvert

翻译 | 巢栩嘉

审校 | 赵欢 石云雷

由曼彻斯特大学带头的一个世界科学家团队，开宣布一种金属有机结构（MOF）资料，能够挑选性地重复捕获一种有害的空气污染物——由焚烧柴油和其他化石燃料发生的NO2。这种新资料仅需水和空气，就能将捕获的气体转化为工业硝酸。

美国橡树岭国家实验室（ORNL）的研讨人员使用中子散射技能，研讨了MOF的气体吸收能力背面的机理。这一机理可用于操控和修正空气污染的技能，从空气中高效去除污染物并转化为硝酸，出产化肥、火箭推进剂和尼龙等产品。

据《天然·化学》报导，这种称为MFM-520的资料，可在常压常温，有水汽、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）等存在的情况下，捕捉大气中低浓度乃至活动状态下的NO2。虽然NO2高度生动，MFM-520仍能经过脱气或空气脱水的处理，完成屡次彻底再生，这一进程也会将NO2转化为硝酸。

研讨的首要作者之一、曼彻斯特大学化学系高档讲师Sihai Yang说，“据咱们所知，这是初次使用MOF捕捉有害的气态空气污染物，并将其转化为有价值的工业品。风趣的是，在45℃（挨近汽车尾气的温度）时，这种资料吸收NO2能抵达最高速率。”

文章的另一位首要作者、曼彻斯特大学副校长和化学教授Martin Schr der说，“2016年，全球硝酸市场规模为25亿美元，因而，MOF技能的出产商有望经过反响生成的硝酸回收本钱和取得赢利。”

一起，科学家使用橡树岭国家实验室的中子光谱学和计算技能，精确描绘MFM-520捕获NO2分子的办法。

研讨的一起作者、ORNL中子科学理事会化学与催化项目协调员Timmy Ramirez-Cuesta说，“该项目是使用中子光谱学研讨多孔资料内部分子结构和活性的一个极好比如。得益于中子的穿透力，咱们能追寻NO2分子怎么被引导进多孔资料的孔隙中，研讨NO2分子对MOF全体结构的影响。这项研讨使用了ORNL散裂中子源的VISION振荡光谱仪，它在全球已有的同类仪器中具有最高的灵敏度和分辨率。”

中子可穿透固体金属，勘探NO2分子与MFM-520之间相互作用，这能协助研讨人员验证MOF别离与转化气体进程的计算机模型。这种模型将能辅佐猜测怎么制作和定制用于捕捉各类不同气体的其他资料。

研讨的一起作者、ORNL中子散射科学家Yongqiang Cheng说，“中子振荡光谱是一种共同的东西，特别与计算机模仿相结合时，能在分子水平上研讨气体的吸赞同反响机理，及其与MOF的相互作用。NO2分子与MOF的相互作用发生的振荡模式改变极小，只要计算机模型精确猜测出这些改变时，才干被辨认出来。”

研讨的榜首作者、曼彻斯特大学博士生Jiangnan Li说，“经过解析MOF高速吸收很多NO2的机理，有利于改善未来用于捕捉空气污染物的资料规划。捕捉的NO2的后处理不需要对气体进行阻隔或进一步处理，这为未来的洁净空气技能指引方向。”

因为温室气体和有害化学气体的浓度相对较低，因而捕捉它们一向是一项很大的应战，并且空气中的水蒸汽会参加竞赛，一般会对别离方针气体带来负面影响。别的，一向没有一种可行的办法，能将捕捉的气体别离并转化为有附加值的产品。MOF资料或为处理这些应战供给了办法。

https://techxplore.com/news/2019-11-material-captures-toxic-air-pollutant.html?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg

《举世科学》2020年度全年订阅

现已敞开