中国科学家参与研发金属有机框架CALF-20，已与巴斯夫合作量产( 二 ) “要想进行工业测试

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图|CALF-20的晶体结构（来源：Science）
详细来说， CALF-20是由锌离子、1 ， 2 ， 4-三氮唑和草酸根组装而成的三维多孔结构。该结构中大约38%的体积为孔道，每克CALF-20具有528平方米的孔道比表面积，在室温以上具有较高的CO2吸附量。

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图|CO2、N2和水蒸气等温吸附曲线（来源：Science）
在1.2个大气压和室温条件下，它能吸附自身重量18%左右的CO2 。其CO2吸附热为-39kJ/mol ，说明是物理性吸附，容易在温和的条件中再生。
实验进一步表明， CALF-20在多种混合气体中保持非常好的CO2选择吸附能力。在40%相对湿度环境中， CALF-20甚至可以压制水蒸气而吸附CO2 ，这在文献报道中是极其罕见的。

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图|CO2和水蒸气的竞争吸附（来源：Science）
论文中，林健斌等人还结合理论模拟，阐释了CALF-20与CO2和水分子之间的相互作用。

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图|理论模拟CO2和水分子的吸附（来源：Science）
同时， CALF-20具有非常高的稳定性。在经过45万次112℃水蒸气和112℃空气的循环处理之后，其仍然保持98%以上的CO2吸附性能。

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图|CO2循环吸附和水蒸气稳定性测试（来源：Science）
此外， CALF-20能和聚砜形成结构性吸附剂，可实现60秒的快速吸附-脱附循环。在经过13万次水泥窑烟道气循环吸附-脱附实验后， CALF-20性能依旧保持不变，并且整个实验过程符合美国能源部CO295%纯度和90%回收率的目标。
和巴斯夫合作，空时产率可达每天550kg/m3
2010年，林健斌所在课题组曾在Chem.Comm.和Science报道了一例CALF-15的MOF结构。 2011年，该团队根据MOF的孔道表面可调控的优点，对CALF-15进行优化设计，除去其孔道表面的胺基而合成出CALF-20 ，目的在于降低其表面对水分子的吸附能。
初步实验还表明，除去胺基后， CALF-20的孔道体积变大，其室温下CO2的吸附量和选择性还进一步提升。同时， CALF-20对水蒸气具有非常高的稳定性能。
2014年该课题组就申请了加拿大专利保护，后来逐渐将专利申请扩大到欧美和中国等地。之后该团队不断对其性能进行更加深入的研究，并且对其合成进行优化。
再后，林健斌和团队通过两年多的论文撰写和进一步数据完善，在2021年3月份投稿到了Science ，并在当年10月份被接收。
结局是美好的，过程却充满艰辛。林健斌自述：“最困难的一段时间是在2015年。合作导师由于经费紧张无法支付我的工资，刚开始我们通过帮外面公司测试样品来补贴工资。后来在申请MITACSfellowship的过程中，连外样也没有了，我只好短暂离开大学在外面打了临时工。当时考虑过放弃，但还是不甘心这项研究没有完成。非常感激我的太太和小孩在那段时间陪伴在我的身边。 ”
在工业应用推广过程中，他和团队也遇到了不少困难。 2017年有一家公司要购买一公斤的产品。林健斌等人在实验室花了很大力气才合成出来给对方寄过去。然而几个月后，对方以样品的实验效果不佳为由，拒绝付款。
而如今，该成果已以专利形式授权给加拿大碳捕获技术公司SvanteInc. 。通过与巴斯夫的合作，按照绿色化学原则，使用简单且低成本的水基工艺对CALF-20进行规模化生产，其空时产率可达每天550kg/m3 。