金属有机框架材料引人瞩目的储气性能

一种新型固体吸附剂可以为廉价和安全存储氢和甲烷铺平道路，使气体能源作为传统液体运输燃料更为环境友好的替代品。该材料具有研究人员一直寻找的气体吸附剂的许多特性。

用清洁燃烧的氢气（为零排放燃料电池汽车提供动力）或甲烷（产生相对较低的碳排放）替代汽油和柴油燃料，可以大大减少二氧化碳的排放量。阻碍此类低碳排放车辆推广的原因在于，无法获取低成本的车载燃料系统，即在中等压力下可以存储足够的燃料，以实现一次加注能行驶理想的距离。含金属有机框架结构（MOF）的气体吸附材料，因包含海绵状物质，使用普通燃油箱在低压下就可以吸纳更多的气体。MOF是一大类多孔晶状固体，金属离子或簇合物通过有机连接构成。通过定制分子结构模块，控制内部孔径和其他特征，研究人员已经制造出具有极大内部表面积的MOFs。

西北大学的研究团队通过各种计算和实验方法结合，评估了成千上万的MOF，以探索其气体储存性能、材料结构和性能之间的关系，如内部空间（孔直径）等属性与载体－客体相互作用强度之间的关系。

该研究发现了NU-1501-Al 材料，其是由三核铝中心和类似三萜的有机配体组成（研究人员还研制了铁类似物）。新的MOF展现了卓越的表面积值和可逆或可传递的气体吸收值，虽单独性能并未创出新记录，但这些特性在一种材料中集中体现却是前所未有的。铝基MOF 的表面积为7 310 m2/克和2 060 m2/cm3。每克MOF能吸收甲烷0.66克，超过了能源部的重量目标值（0.5克/克），几乎达到了能源部的体积目标263 cm3/cm3。这种新材料在以重量和体积计量上均表现出可释放氢气的最高容量，分别约为14%（w）和46克/升。