胺功能化碳材料在140°F釋放二氧化碳，可降低能耗成本

日本研究人員開發出能在較低溫度下釋放捕獲二氧化碳的碳材料，有望降低碳捕集成本。

日本研究人員開發出一種新型碳基材料，可在更低溫度下釋放所捕獲的二氧化碳，從而可能降低碳捕集成本。

現有大多數系統需要高溫來釋放捕獲的二氧化碳。這一被稱為解吸的步驟通常需要超過212°F的溫度，導致該過程能耗高且成本高昂。

這也是碳捕集技術雖已存在數十年卻未能廣泛推廣的主要原因之一。

這種名為"維夏石"的新材料能在低于140°F的溫度下釋放大部分捕獲的二氧化碳，提供了一種更節能的替代方案。

更低溫度，更低成本

這項研究由千葉大學的科學家主導，他們通過精確控制碳結構中氮原子的排列方式，開發出三種此類材料。

碳基固體吸附劑已被視為液體系統的有力替代品，因其能以較低能耗捕集二氧化碳。然而在大多數情況下，結合二氧化碳的化學基團呈隨機分布，導致性能難以預測。

新方法改變了這一狀況。研究團隊制備的材料中，含氮基團以特定模式彼此相鄰排列。這種精確的排布方式提升了材料捕集與釋放二氧化碳的性能。

研究人員通過高溫處理與化學改性相結合的多步工藝制備這些材料，最終得到三種氮構型各異的材料。

性能測試表明，其中兩種材料的二氧化碳捕集效率優于標準碳材料。其中一種材料在解吸環節表現突出，能在顯著更低的溫度下釋放大部分氣體。

"性能評估顯示，在NH2基團相鄰引入的碳材料中，大部分吸附的二氧化碳在60°C以下即可解吸，"山田泰裕表示。

分子層面的設計

降低二氧化碳釋放所需溫度，可使該過程利用工業余熱而非專用供熱系統，從而減少能耗。這能使碳捕集技術對發電、制造等大量排放的行業更具實用性。

研究還發現，不同的氮構型會影響材料耐久性。某材料雖在低溫下表現最佳，但另一種材料因其化學結構展現出更優的長期穩定性。

"我們的動力是為未來社會做貢獻，并應用我們近期開發的具有可控結構的碳材料，"山田表示。

研究人員指出，除碳捕集外，這類材料憑借可調的表面特性，還可應用于金屬吸附、催化等領域。

該研究通過證明氮構型能以可控且可重復的方式構建，為設計更高效的碳捕集材料提供了新方向。

這項研究成果發表于《碳》期刊。

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