Covalent Organic Frameworks with Deep Eutectic Linkages for Low-Concentration Carbon Capture
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Le résumé fourni par la source
Adsorbents with low regeneration temperatures and high oxidation resistance are highly desirable for cost-effective carbon capture. While amine-based technologies demonstrate efficient CO 2 capture capabilities at low concentrations, their inherent susceptibility to degradation under aerobic conditions significantly increases operational costs in carbon capture processes. Herein, we report the conversion of the imidazole linkage into a deep eutectic linkage (DEL) through embedding a strong superbase─1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene (TBD)─in imidazole-based covalent organic frameworks (COFs), capable of CO 2 chelation at low concentrations with low regeneration temperature (60 °C) and high oxidation resistance. The successful conversion of the imidazole COF (Im-COF) to DEL COF (Im-TBD) is demonstrated through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), zeta potential tests, and 13 C and 15 N solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) characterizations. Im-TBD exhibits a dramatic enhancement in CO 2 affinity, achieving an exceptionally high CO 2 /N 2 selectivity of 1711 under direct air capture conditions (DAC, 0.3 mmHg CO 2 ) and 230 under carbon capture from the flue gas of natural gas combined-cycle power plants (NGCC, 30 mmHg CO 2 ). More excitingly, Im-TBD can be readily regenerated at 60 °C under dry open air (V O2 /V N2 = 21/79) and maintains stable performance over 20 consecutive cycles. Energy analysis based on sensible heat calculations further revealed a 72–96% reduction in the regeneration heat requirement for Im-TBD compared with the water-containing system. CO 2 chelation mechanisms in Im-TBD are further proven through 13 CO 2 -dosed ssNMR, in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS), and thermodynamic calculations. Our strategy establishes a foundation for the development of next-generation nonamine adsorbents for carbon capture.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Covalent Organic Frameworks with Deep Eutectic Linkages for Low-Concentration Carbon Capture
- Date Crossref
- 22/05/2026
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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National University of Singapore Department of Chemical and Biomolecular Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Université Bourgogne Franche-Comté pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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ExxonMobil (Germany) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Centre for Hydrogen and Carbon Innovations pays non établi dans la noticeInstitution
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ExxonMobil Technology and Engineering Company pays non établi dans la noticeEntreprise
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ExxonMobil Asia Pacific Pte. Ltd. pays non établi dans la noticeEntreprise
Department of Chemical and Biomolecular Engineering — National University of Singapore, Université Bourgogne Franche-Comté et ExxonMobil (Germany), avec 3 autres affiliations.
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