我來給大家展示一下。請看這個正在旋轉(zhuǎn)的金屬有機框架,你所看到的每個部分都是一個吸附點,那些灰色的原子和粉色的原子都是吸附點。這就意味著我們可以量身打造能夠從空氣中分離出二氧化碳、水或其它物質(zhì)的材料,這取決于調(diào)整改造材料中的孔隙。
1克這樣的材料,大小不超過這個圓圈。但1克這樣的材料攤開的表面積可以覆蓋一個足球場,可以達到6400平方米,而你的家可能也就100多平方米。這就是框架化學(xué)的力量。
接下來我講一下它的應(yīng)用價值。
通過多年的研究,我們成功開發(fā)了金屬有機框架,就是屏幕上正在旋轉(zhuǎn)的這個結(jié)構(gòu)體。我們來看它內(nèi)部的孔隙,這些小的集群有一個綠色的“頭”,我們把它叫做“初級胺”( primary amines),通過將分子構(gòu)造進孔隙中,就可以收集空氣或電廠煙道氣中的二氧化碳,而且只收集二氧化碳。
我們來看一下效果。如圖所示,空氣中的二氧化碳含量約為400ppm,當(dāng)空氣通過MOFs時,二氧化碳就被吸附住了。過濾后的氣體中二氧化碳含量低于2ppm,幾乎可以忽略不計。因此MOFs是有效的。從空氣中分離吸附二氧化碳的技術(shù)問題解決了,剩下的就是工程設(shè)計和商業(yè)化了。
我們來看另一個例子。這是電廠排放的煙道氣,二氧化碳含量為15%。在實際應(yīng)用中,該材料可以將氣流中的二氧化碳濃度降低至小于2%,MOFs就可以實現(xiàn)這一點。這就是希望所在。
我們實現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)中的每個模塊都按需設(shè)計,這是化學(xué)領(lǐng)域前所未有的重大突破,所以“網(wǎng)狀化學(xué)”改寫了歷史。