· 材料学 ·
简单便宜的碳捕获材料



一种全新的可自发吸附二氧化碳的材料：DETA的胺（蓝色的氮原子和绿色的氢原子）可以与二氧化碳分子（银色的碳原子和红色的氧原子）结合，捕获二氧化碳。图片来源：Haiyan Mao and Jeffrey Reimer, UC Berkeley

避免化石燃料燃烧、减少温室气体排放对阻止气候变化至关重要，但这个目标在短期内仍是遥不可及，因此捕获并储存二氧化碳就成为一项重要的替代性减排方案。近年来，固态多孔吸附材料——金属有机框架（MOF, Metal-Organic Framework）由于使用了物理吸附的方法，二氧化碳的再生成本较低，成为烟道气碳捕获的理想材料。然而，MOF存在材料成本较高的问题。近日，发表在《科学·进展》上的一篇文章显示，可利用三聚氰胺（melamine，一种廉价聚合物）、甲醛（formaldehyde）以及氰尿酸（cyanuric acid），合成一种成本低廉、制造工艺简单且更节能的多孔碳捕获材料。

研究人员发现，三聚氰胺粉末经甲醛处理后能产生纳米级孔隙，可在一定程度上吸附二氧化碳。而添加二亚乙基三胺(DETA)与氰尿酸后，不仅可以显著增大孔隙、提升碳捕获效率，还能使该材料被循环使用、降低成本。研究人员利用核磁共振技术，揭示了DETA吸附二氧化碳的反应机制，以及三聚氰胺与氰尿酸间形成的强氢键如何防止DETA沿孔隙渗出。这项工作不仅提出了降低碳捕获技术成本的方案，还阐释了极为精细的反应机制。研究人员表示，这种材料有望用于制作排气管、表面涂层等，来捕获二氧化碳。

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