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新方法實(shí)現(xiàn)常溫常壓下二氧化碳捕獲與釋放
2023年04月25日 10:17:49 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4621

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉波教授、南方科技大學(xué)徐強(qiáng)教授與國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)了一種有前途的碳捕獲和存儲(chǔ)方法，首次用二氧化碳作為客體分子模擬二氧化碳水合物結(jié)構(gòu)，使用廉價(jià)的硫酸胍與二氧化碳共結(jié)晶形成穩(wěn)定的包合物，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度壓力條件下二氧化碳可逆的捕獲與釋放。

　　【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)是化石能源低碳高效開(kāi)發(fā)的新興技術(shù)，即將二氧化碳從工業(yè)過(guò)程、能源利用或大氣中分離出來(lái)，直接加以利用或注入地層以實(shí)現(xiàn)二氧化碳永久減排的過(guò)程。其整個(gè)流程包括捕集、輸送、利用、封存。作為應(yīng)對(duì)全球氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)之一，CCUS受到世界各國(guó)的高度重視。碳捕獲是碳捕集利用與封存技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。
 
　　目前二氧化碳捕獲主要通過(guò)基于變壓變溫的物理或化學(xué)吸附過(guò)程完成。物理吸附劑采用具有高比表面積的多孔材料，二氧化碳分子通過(guò)弱相互作用進(jìn)入吸附劑的孔道。雖然具有吸附熱低和易于再生的優(yōu)點(diǎn)，但煙道氣和環(huán)境中的水汽與二氧化碳分子存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，極大降低了吸附劑的選擇性、容量和循環(huán)性能?；瘜W(xué)吸附劑如乙醇胺、有機(jī)胍等雖然具有高的選擇性但吸附劑的再生過(guò)程需要消耗巨大的能量。如何降低二氧化碳捕獲和釋放時(shí)的能耗具有重要意義。
 
　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉波教授、南方科技大學(xué)徐強(qiáng)教授與國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)了一種有前途的碳捕獲和存儲(chǔ)方法，首次用二氧化碳作為客體分子模擬二氧化碳水合物結(jié)構(gòu)，使用廉價(jià)的硫酸胍與二氧化碳共結(jié)晶形成穩(wěn)定的包合物，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度壓力條件下二氧化碳可逆的捕獲與釋放。
 
　　研究人員在前期工作中進(jìn)一步將動(dòng)態(tài)氫鍵框架結(jié)構(gòu)變換應(yīng)用于二氧化碳捕獲。他們發(fā)現(xiàn)，在室溫附近從硫酸胍水溶液中可以得到晶態(tài)二氧化碳包合物。進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)分析表明，二氧化碳被包裹在胍陽(yáng)離子和硫酸根之間通過(guò)氫鍵和靜電相互作用構(gòu)筑的框架中。研究人員發(fā)現(xiàn)，二氧化碳僅與框架中的胍離子存在靜電作用，這也是二氧化碳與硫酸胍共結(jié)晶形成包合物結(jié)晶沉淀的驅(qū)動(dòng)力。
 
　　強(qiáng)弱適中的相互作用使得的捕獲和釋放均能在溫和條件下進(jìn)行。另外，單位體積的二氧化碳與硫酸胍共結(jié)晶形成包合物結(jié)晶含有相同溫度壓力條件下60倍體積的二氧化碳?xì)怏w，而相同溫度、體積下二氧化碳的壓力達(dá)到6兆帕，揭示了其在碳捕獲存儲(chǔ)和運(yùn)輸方面的巨大潛力。
 
　　研究成果表在《細(xì)胞報(bào)告物質(zhì)科學(xué)》上。
 
　　(資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào))
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