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美開發(fā)出對二氧化碳具有高選擇性的新材料

2008年02月19日 08:30 來源:科技日報 發(fā)表評論

  二氧化碳的排放不斷助長著全球變暖、海平面上升及增加海洋的酸度。美國科學家在近期出版的美國《科學》雜志上發(fā)表的一項最新研究稱,他們已開發(fā)出一種能夠隔離并捕獲二氧化碳分子的新型材料,對減少二氧化碳等溫室氣體排放技術(shù)有重要作用,也能使發(fā)電廠在無需使用有毒材料的情況下,提高二氧化碳的捕獲效率。

  該材料是由加州大學洛杉磯分校奧馬爾·雅希率領的研究團隊研制的。雅希是研究使用復雜微觀結(jié)構(gòu)制作材料的知名化學家。新材料屬于“沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料”(ZIFs),由金屬原子橋聯(lián)多個咪唑類環(huán)型有機分子組成。

  這種材料具有多孔和化學穩(wěn)定結(jié)構(gòu),使得其擁有更大的表面積來吸收二氧化碳,而且在高溫下加熱也不會分解,甚至在水或有機溶液中煮一個星期仍能保持穩(wěn)定。在1克重的該材料中包含的表面積最多可達2000平方米。ZIF材料的內(nèi)部可以存儲氣體分子,在化學結(jié)構(gòu)上,它有一個類似于旋轉(zhuǎn)門的薄蓋,能夠讓大小合適的分子進入并將其存儲,而將較大或者形狀不同的分子阻擋在外。

  研究人員在實驗中共合成了25個ZIFs晶體結(jié)構(gòu),并證實其中3個(ZIF-68、ZIF-69、ZIF-70)對捕獲二氧化碳具有高選擇性。雅希稱,ZIFs對二氧化碳的選擇性是其他一些材料不可比擬的。實驗證明了新材料能吸收大量二氧化碳,但并不吸收其他氣體。研究表明,在0℃和常壓下,1升這樣的材料可儲存82.6升的二氧化碳。

  從發(fā)電廠煙囪中捕捉二氧化碳的技術(shù)已經(jīng)存在已久,但要消耗大量的能源(約占到電廠總發(fā)電量的15%至20%)。這是因為現(xiàn)有材料,如胺,必須經(jīng)過加熱才能釋放出吸收的二氧化碳。美國國家能源技術(shù)實驗室項目經(jīng)理托馬斯費雷表示,煤電廠利用現(xiàn)有方法捕捉和壓縮二氧化碳,生產(chǎn)成本可增加80%至90%。

  研究人員稱,二氧化碳的捕獲和封存,對減少溫室氣體的排放量將是必不可少的,特別是對像美國這樣嚴重依賴于煤發(fā)電的國家。這種新材料的研制成功,為減少來自發(fā)電廠的二氧化碳排放量提供了一個潛在的廉價方式。由于新材料可使用較少的能源,因此在降低成本方面,可媲美目前正在研制中的其他吸收二氧化碳的實驗材料。(記者 馮衛(wèi)東)

編輯:葛嘉】
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