Adsorpsi CO2 yang Ditingkatkan oleh Kristalinitas dengan Kerangka Sodium Poli(Heptazine Imide)

Abstrak
Karya ini menyajikan bahan-bahan berbasis natrium poli(heptazin imida) (NaPHI), yang disintesis dalam media NaCl, sebagai platform yang sangat efektif untuk penangkapan CO₂. Kristalinitas tinggi—aspek yang sering diabaikan dalam kerangka kerja PHI—diidentifikasi sebagai faktor utama yang mengatur kapasitas penyerapan CO₂ dalam struktur mikropori. Analisis termogravimetri (TGA) dan studi manometrik mengungkapkan penyerapan CO₂ sekitar 3,8 mmol/g, pada 1 bar dan 25 °C, melampaui sebagian besar adsorben berbasis PHI yang dilaporkan dalam kondisi yang sama. Pertukaran Na+ dengan K+ atau Rb+ mempertahankan kinerja penyerapan CO2, sedangkan penggabungan Cs+ menyebabkan distorsi struktural, yang sangat mengurangi kapasitas penyerapan CO2 dalam PHI. Bahan-bahan ini menunjukkan stabilitas siklik yang sangat baik (20 siklus) tanpa degradasi dan kehilangan kapasitas penyerapan CO2. Khususnya, pada suhu yang relevan dengan gas buang (100 °C), NaPHI mencapai kapasitas CO₂ sebesar 2,1 mmol/g, yang menggandakan kinerja Zeolit ​​13X acuan (1,1 mmol/g). Teori Larutan Teradsorpsi Ideal (IAST) mengonfirmasi selektivitas CO₂/N₂ yang luar biasa (~3,8 mmol/g vs. penyerapan N₂ tipikal sebesar 0,3 mmol/g), suatu sifat penting untuk penangkapan CO2 pasca-pembakaran. Temuan ini memposisikan bahan berbasis PHI sebagai platform yang inovatif untuk penyerapan CO₂, yang menawarkan (i) sintesis langsung dari prekursor yang tersedia secara umum, (ii) skalabilitas yang menjanjikan, dan (iii) kinerja yang luar biasa.