化石燃料產(chǎn)生的能量極大地促進了工業(yè)化的發(fā)展和人類生活水平的提高。在此過程中產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)是全球變暖的主要原因。烷醇胺作為二氧化碳捕獲和分離的液體吸附劑，是行業(yè)中最成熟的方法，但是會腐蝕設備并危害環(huán)境和人體健康。因此，有必要尋找可行的二氧化碳捕獲和存儲技術(CCS）來減少碳排放，從而防止全球氣候發(fā)生極端變化。
金屬有機骨架（MOF）是一種三維網(wǎng)絡狀多孔晶體材料，由金屬離子和有機配體有序組裝而成。MOF由于其獨特的晶體結構而具有許多有趣的性能（包括超低密度，超高表面積，可調(diào)節(jié)的孔隙率和可官能化的框架結構等）。目前，MOF已成功應用于氣體燃料存儲、選擇性氣體分離、催化、傳感、生物醫(yī)學和超級電容器等眾多領域。
中國科學院成都生物研究所李幫經(jīng)研究員課題組與四川大學張晟教授合作報道了一種可以通過超聲法快速制備的氨基官能化的β-環(huán)糊精-MOF材料，并將其用于二氧化碳的吸附和選擇性氣體分離。
氨基官能化的β-環(huán)糊精-MOF材料(NH2-β-CD-MOF)的二氧化碳吸附能力能夠達到12.3 cm3/g，是β-CD二氧化碳吸附能力的10倍。值得注意的是NH2-β-CD-MOF與已報道的材料相比，具有出色的吸附選擇性CO2/N2（947.52）。此外，在實際應用中，理想的MOF吸附材料應該在水存在下仍然能夠具有良好的吸附能力和選擇性。氨基作為極性官能團的引入，不僅可以提高MOF的氣體選擇性吸附，并且發(fā)現(xiàn)氨基可以競爭性的結合外來水分子，提高了NH2-β-CD-MOF的水穩(wěn)定性。NH2-β-CD-MOF不僅原料價格便宜、綠色無毒，并且可以通過二次超聲法進行回收利用。NH2-β-CD-MOF經(jīng)多次回收循環(huán)測試仍具有較高的二氧化碳吸附能力。該論文第一作者為中國科學院成都生物研究所碩士研究生徐龍，以上成果以“Amino-functionalized β-Cyclodextrin to Construct Green Metal-Organic Framework Material for CO2 Capture”為題，發(fā)表在美國化學會期刊ACS Applied Materials & Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.9b20003).
NH2-β-CD-MOF吸附二氧化碳的示意圖