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第一作者：Huaiguang Li

通訊作者：Alexander C. Forse

通訊單位：劍橋大學(xué)

論文速覽

減排和清除大氣中的溫室氣體對(duì)于實(shí)現(xiàn)凈零排放和限制氣候變化都是必要的，需要改進(jìn)用于從大氣中捕獲二氧化碳（CO₂）的吸附劑，該過(guò)程稱為直接空氣捕獲。特別是，可在低溫下再生的低成本材料將克服當(dāng)前技術(shù)的局限性。本研究旨在開(kāi)發(fā)新型的CO₂吸附材料，以實(shí)現(xiàn)直接空氣捕獲（DAC）技術(shù)，降低溫室氣體排放，對(duì)抗氣候變化。

研究團(tuán)隊(duì)介紹了一類名為“充電吸附材料”的新型設(shè)計(jì)材料，這類材料通過(guò)類似電池的充電過(guò)程，在低成本活性炭的孔隙中累積離子，這些離子隨后作為CO₂吸附的活性位點(diǎn)。研究中使用了活性氫氧根離子對(duì)碳電極進(jìn)行充電，制備出的吸附材料能夠在低溫（90-100 °C）下通過(guò)碳酸鹽/碳酸氫鹽的形成快速捕獲環(huán)境中的CO₂。與傳統(tǒng)的碳酸鹽相比，充電吸附材料的再生可以在較低溫度下實(shí)現(xiàn)，并且其導(dǎo)電性質(zhì)允許使用可再生電力直接通過(guò)焦耳加熱進(jìn)行再生。

圖文導(dǎo)讀

圖1：充電吸附材料的制備過(guò)程。

圖2：氫氧根充電吸附材料的制備和CO₂吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖3：固態(tài)核磁共振（NMR）實(shí)驗(yàn)探究PCS-OH中CO₂的結(jié)合機(jī)制。

圖4：直接空氣捕獲（DAC）測(cè)試和焦耳加熱再生實(shí)驗(yàn)。

總結(jié)展望

本研究開(kāi)發(fā)的充電吸附材料PCS-OH在低壓力下展現(xiàn)出了優(yōu)異的CO₂捕獲能力，能夠在環(huán)境空氣中直接捕獲CO₂，并且可以通過(guò)低溫焦耳加熱實(shí)現(xiàn)再生。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在0.4 mbar和25 °C條件下，PCS-OH的CO₂容量為0.26 mmol g^-1，顯著高于對(duì)照樣品。

此外，PCS-OH在150次吸附/脫附循環(huán)后顯示出穩(wěn)定的循環(huán)容量，假設(shè)N₂吸附可忽略不計(jì)，表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，充電吸附材料有望成為化學(xué)分離、催化等領(lǐng)域的新型低成本材料。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Capturing carbon dioxide from air with charged-sorbents

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07449

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/07/fc1c278c1a/

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