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【資料圖】

美國(guó)約75%的二氧化碳排放來(lái)自于化石燃料的燃燒，雖然到2050年實(shí)現(xiàn)零排放的競(jìng)賽主要集中在用更清潔的電氣化解決方案取代化石燃料的使用，但碳捕獲肯定會(huì)發(fā)揮重要作用。

金屬有機(jī)框架(MOF)在這一領(lǐng)域顯示出巨大的發(fā)展前景。這些晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜形狀提供了任何已知材料中最大的表面積，當(dāng)其他分子通過(guò)時(shí)二氧化碳分子會(huì)被困在這些結(jié)構(gòu)中。

加州大學(xué)伯克利分校的研究人員早在2015年就創(chuàng)造了第一個(gè)碳捕集MOF，此后又將其改進(jìn)到更高的效率水平--但要使碳捕集技術(shù)得到廣泛部署，它需要超級(jí)簡(jiǎn)單和極其便宜?！拔覀兿肟紤]一種碳捕集材料，它的來(lái)源是非常便宜和容易得到的，”發(fā)表在《Science Advances》上的一篇新研究論文的通訊作者之一Jeffrey Reimer教授說(shuō)道，“因此，我們決定從三聚氰胺開(kāi)始。”

三聚氰胺粉末的價(jià)格約為每噸40美元。它是一種非常常見(jiàn)的材料，也是熱固性塑料、層壓板、白板和擦拭干凈的Formica廚房臺(tái)面等東西的關(guān)鍵成分。研究小組將其跟甲醛和三聚氰胺結(jié)合起來(lái)，并用3至7天的縮合聚合技術(shù)，然后進(jìn)行超聲處理和清潔過(guò)程以創(chuàng)建穩(wěn)定的三聚氰胺納米多孔網(wǎng)絡(luò)。

據(jù)該團(tuán)隊(duì)稱，這些網(wǎng)絡(luò)在大氣壓力水平下表現(xiàn)出每克1.82毫摩爾二氧化碳的高吸附能力。它們迅速地吸附了碳--在幾分鐘內(nèi)--并顯示出非凡的循環(huán)穩(wěn)定性和低再生能量。這種新材料在約40°C時(shí)捕獲二氧化碳并在80°C時(shí)將其釋放。

從本質(zhì)上講，研究人員認(rèn)為，三聚氰胺納米多孔網(wǎng)絡(luò)的首次運(yùn)行跟七年前為該工作設(shè)計(jì)的第一種MOF大致相同--有很大的改進(jìn)潛力且成本更低。

目前仍存在的問(wèn)題是，三聚氰胺的生產(chǎn)本身是一個(gè)排放二氧化碳的過(guò)程，但研究人員認(rèn)為這種新材料可以在排放物捕獲方面有廣泛的應(yīng)用。這項(xiàng)研究的論文第一作者Haiyan Mao這項(xiàng)工作創(chuàng)造了一種通用的工業(yè)化方法以實(shí)現(xiàn)使用多孔網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)二氧化碳捕獲。“我們希望我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)未來(lái)用于捕獲汽車廢氣的附件，也可能是一個(gè)建筑的附件，甚至是家具表面的涂層?！?/p>

Reimer說(shuō)道：“這種材料在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上用于捕獲二氧化碳的所有實(shí)用方面都已得到滿足，而且它只是令人難以置信得便宜和容易制造。”

關(guān)鍵詞：二氧化碳研究人員加州大學(xué)伯克利分校