美加州大学伯克利分校展示一种非常便宜且简单的碳捕捉材料

2022年08月08日 17:19 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

美国加州大学伯克利分校的化学家称他们已经创造了一种简单且非常便宜的方法--使用一种叫做三聚氰胺的聚合物来捕获二氧化碳。这种方法比金属有机框架便宜得多。它可以捕获来自烟囱或尾气管的碳排放。

美国约75%的二氧化碳排放来自于化石燃料的燃烧,虽然到2050年实现零排放的竞赛主要集中在用更清洁的电气化解决方案取代化石燃料的使用,但碳捕获肯定会发挥重要作用。

金属有机框架(MOF)在这一领域显示出巨大的发展前景。这些晶体结构的复杂形状提供了任何已知材料中最大的表面积,当其他分子通过时二氧化碳分子会被困在这些结构中。

加州大学伯克利分校的研究人员早在2015年就创造了第一个碳捕集MOF,此后又将其改进到更高的效率水平--但要使碳捕集技术得到广泛部署,它需要超级简单和极其便宜。“我们想考虑一种碳捕集材料,它的来源是非常便宜和容易得到的,”发表在《Science Advances》上的一篇新研究论文的通讯作者之一Jeffrey Reimer教授说道,“因此,我们决定从三聚氰胺开始。”

三聚氰胺粉末的价格约为每吨40美元。它是一种非常常见的材料,也是热固性塑料、层压板、白板和擦拭干净的Formica厨房台面等东西的关键成分。研究小组将其跟甲醛和三聚氰胺结合起来,并用3至7天的缩合聚合技术,然后进行超声处理和清洁过程以创建稳定的三聚氰胺纳米多孔网络。

据该团队称,这些网络在大气压力水平下表现出每克1.82毫摩尔二氧化碳的高吸附能力。它们迅速地吸附了碳--在几分钟内--并显示出非凡的循环稳定性和低再生能量。这种新材料在约40°C时捕获二氧化碳并在80°C时将其释放。

从本质上讲,研究人员认为,三聚氰胺纳米多孔网络的首次运行跟七年前为该工作设计的第一种MOF大致相同--有很大的改进潜力且成本更低。

目前仍存在的问题是,三聚氰胺的生产本身是一个排放二氧化碳的过程,但研究人员认为这种新材料可以在排放物捕获方面有广泛的应用。这项研究的论文第一作者Haiyan Mao这项工作创造了一种通用的工业化方法以实现使用多孔网络的可持续二氧化碳捕获。“我们希望我们可以设计一个未来用于捕获汽车废气的附件,也可能是一个建筑的附件,甚至是家具表面的涂层。”

Reimer说道:“这种材料在实验室规模上用于捕获二氧化碳的所有实用方面都已得到满足,而且它只是令人难以置信得便宜和容易制造。”

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