研究人員設計出二氧化碳捕集材料新體系
近日，南方科技大學環境科學與工程學院張作泰研究團隊在二氧化碳捕集領域取得新突破，相關成果發表于《自然—通訊》上。研究人員提出了一種新型的胺-載體系統，實現了高效且穩定的二氧化碳捕集，為二氧化碳捕集材料的設計提供了一種新的選擇。
隨著人類活動的加劇，二氧化碳排放量急劇增加，導致溫室效應加劇，全球氣候變暖問題日益嚴峻。碳捕集、利用與封存（CCUS）被認為是減少二氧化碳排放的最有效、最現實的短期解決方案。據國際能源署預測，到2050年，CCUS技術將累計捕集270億噸二氧化碳。因此，開發新型的、高效的二氧化碳捕集材料，顯得尤為重要。
在新材料的開發中，多孔固體吸附劑因其非腐蝕性和較低的再生能耗成為下一代碳捕集技術研究的前沿。特別是胺功能化吸附劑，由于其對二氧化碳的高選擇性和對水蒸氣的耐受性，適用于多種二氧化碳捕集場景。然而，這些吸附劑在實際應用中仍面臨吸附效率低、循環性能不穩定等問題。因此，開發出一種既高效又穩定的二氧化碳捕集材料，對于應對氣候變化挑戰具有重要意義。
研究團隊基于原子級設計，成功合成了一種新型的胺-載體系統。這種獨特的設計不僅實現了低再生能量，還展現出優異的循環穩定性，高二氧化碳吸附容量，以及快速吸附動力學，實現在室溫下15分鐘即可達到飽和。
此外，研究揭示了胺與載體之間的電子級相互作用，防止了氨基甲酸鹽產物的脫水反應，大幅提高了材料的穩定性。結果表明，這種新型材料在二氧化碳捕集方面具有巨大的潛力，為實現低成本、可持續的二氧化碳捕集提供了可行的策略。
該研究不僅為二氧化碳捕集提供了一種新的選擇，也為未來環境保護和能源節約領域的研究提供了參考。未來，研究團隊將繼續優化拓展碳捕集材料體系，并探索其在實際工業應用中的潛力，助力全球應對氣候變化的努力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48994-8
