清洁空气研究将有毒空气污染物转化为工业化学品，燃烧化石燃料产生的有毒污染物可以被从排放气流中捕获，并利用仅水和空气转化为有用的工业化学品，这得益于一个由国际科学家团队开发的新型先进材料。由曼彻斯特大学领导的新研究发现，他们开发了一种金属-有机框架（MOF）材料，可以选择性、完全可逆和可重复地捕获二氧化氮（NO2），一种特别由柴油和生物燃料使用产生的有毒空气污染物。 NO2然后可以轻松转化为硝酸，这是一个拥有使用包括作为农业肥料、火箭推进剂和尼龙等用途的数十亿美元行业。MOFs是微小的三维结构，有多孔性，可以将气体困在内部，起到像笼子一样的作用。MOFs中的内部空间可以相对于其大小巨大，只需一克材料就可以拥有相当于足球场面积的表面积。这种新MOF中的高效机制由研究人员在美国能源部奥克岭国家实验室和伯克利国家实验室分别使用中子散射和同步辐射X射线衍射进行表征。团队还利用曼彻斯特大学的国家电子顺磁共振光谱服务研究NO2的吸附机制。该技术可能导致空气污染控制，有助于缓解二氧化氮对环境的负面影响。根据《自然化学》的报道，这种名为MFM-520的材料可以在常压下，甚至在含有湿气、二氧化硫和二氧化碳的情况下，在低浓度和流动中捕获二氧化氮。尽管污染物具有高度的反应性，MFM-520被证明能够通过除气或用水处理多次完全再生，这一过程还将二氧化氮转化为硝酸。曼彻斯特大学化学系高级讲师、首席作者之一Yang博士表示:“这是第一种能够将有毒气体空气污染物捕获并转化为有用工业商品的MOF。”“有趣的是，这种MOF对NO2的吸收率在大约45摄氏度左右最高，这大约是汽车尾气的温度。”曼彻斯特大学科学与工程学院副院长Schröder教授说:“2016年硝酸全球市场价值达到25亿美元，因此制造商通过这种MOF技术可以收回成本并从硝酸生产中获利，尤其是因为所需添加剂仅为水和空气。”这项研究将有助于未来设计改进材料以捕获空气污染物。在过去，从大气中捕获温室气体和有毒气体一直是一个挑战，因为它们的浓度相对较低，而空气中的水分竞争并经常会对目标气体分子与其他气体的分离产生负面影响。另一个问题是找到一个实用的方法来过滤并将捕获的气体转化为有用、有价值的产品。MFM-520材料提供了许多这些挑战的解决方案。文章《在金属有机框架中捕获氮氧化物并转化为硝酸》由Sihai Yang、Martin Schröder、Jiangnan Li等人撰写，并发表在《自然化学》杂志上。
