美国加州大学伯克利分校科研团队近日在学术期刊《科学》在线发表论文称,其研制出了一种多孔金属有机框架,它具有末端氢化锌位点,能在 200℃以上的温度下可逆地吸附二氧化碳。据悉,目前,尚未报道有其他多孔材料能够在如此高的温度下捕集二氧化碳。
二氧化碳捕集技术对应对全球变暖至关重要。然而,现有技术仅适用于在低温条件下吸附二氧化碳,不适合从工厂排放的热气流中直接捕集二氧化碳。那些可以在200℃~ 400℃范围内进行二氧化碳捕集的金属氧化物(如钙氧化物和氧化镁),由于吸附和解析过程存在的温差导致能耗较大。因此,亟需开发能够在高温下捕集二氧化碳的吸附剂。金属有机框架(MOF)材料具有多孔、吸附动力学快等优点,适用于气体分离。但MOF尚未被证明能够在高于150℃的温度下有效地捕集二氧化碳。若能实现在更高温度下捕集二氧化碳,将极大地扩展MOF吸附剂的潜在应用前景。
研究人员通过在一种名为MFU-4l的MOF上负载末端氢化锌,开发出ZnH-MFU-4l吸附剂。研究发现,该吸附剂可用于直接从各种点源的废气流中捕获二氧化碳,在150小时内进行了 508 次循环后,ZnH-MFU-4l保持了其初始吸附容量的96% 以上,在长期循环中表现出卓越的稳定性,目前暂未有高于此循环数据的报道。此外,吸附的二氧化碳也可以通过将材料暴露在惰性气体(如氮气)中,在相同温度下进行解吸。这使得吸附剂能够在没有额外能量输入的情况下实现再生。