Международная команда из Германии и Польши изучила его свойства и выяснила, почему он так хорошо справляется с этой задачей даже во влажных условиях, где другие материалы теряют эффективность.

Результаты опубликованы в издании Small.

Обычные адсорбенты вроде активированного угля или цеолитов либо требуют много энергии для регенерации, либо плохо работают при высокой влажности. CALF-20 же не только эффективно захватывает CO₂, но и почти не реагирует на воду, если влажность не превышает 40%. Это важно, потому что в реальных промышленных условиях газовые потоки редко бывают сухими.

Чтобы разобраться, как именно материал взаимодействует с CO₂, ученые использовали несколько методов:

• Позитронно-эмиссионную спектроскопию (PALS) — она показывает, как молекулы газа заполняют поры.
• Рентгеноструктурный анализ — он фиксирует изменения в кристаллической решетке.
• Газоадсорбционные эксперименты — они измеряют, сколько CO₂ может поглотить материал.

Оказалось, что молекулы CO₂ сначала скапливаются в центре пор, образуя упорядоченную структуру, и только потом прилипают к стенкам. При этом даже после заполнения остаются свободные участки, которые могут улучшать эффективность. А вот вода ведет себя иначе: при низкой влажности ее молекулы остаются изолированными, но если влажность растет, они начинают соединяться в сеть и мешать CO₂.

CALF-20 уже производят в промышленных масштабах, и это делает его хорошим кандидатом для реального применения. Но ученые продолжают исследовать его долговременную стабильность и способы интеграции в существующие системы.

Этот проект важен по нескольким причинам:

• Практическая ценность — CALF-20 уже можно использовать в промышленности, а значит, технология не останется в лаборатории.
• Фундаментальные открытия — ученые лучше поняли, как газы взаимодействуют с пористыми материалами, что поможет создавать новые MOF.
• Энергоэффективность — материал требует меньше энергии для регенерации, чем традиционные адсорбенты, что снижает затраты.

Хотя CALF-20 устойчив к влаге, его эффективность падает при высокой относительной влажности (выше 40%). В некоторых отраслях, например, в энергетике или металлургии, выбросы часто содержат больше воды, и там материал может работать хуже. Нужны дополнительные исследования, чтобы улучшить его свойства для таких условий.

Ранее ученые разработали технологию, которая поможет улавливать углекислый газ.