研究人员使用三聚氰胺来实现有效、低成本的碳捕获

Techpai 8月 06, 2022 8.78k 浏览 0

加州大学伯克利分校、德克萨斯 A&M 和斯坦福大学的研究人员使用一种名为三聚氰胺的廉价聚合物，创造了一种廉价、简单且节能的方法来从烟囱中捕获二氧化碳。合成三聚氰胺材料的过程发表在《科学进展》杂志的一篇开放获取论文中。

这种新材料制造简单，主要需要现成的三聚氰胺粉末（目前每吨成本约为 40 美元）以及甲醛和氰尿酸.

三聚氰胺多孔网络捕获二氧化碳的效率与另一种相对较新的碳捕获材料、金属有机框架或 MOF 的早期结果相当。加州大学伯克利分校的化学家在 2015 年创造了第一个这样的碳捕获 MOF，随后的版本被证明在去除烟气中的二氧化碳方面更加有效，例如来自燃煤电厂的烟气。

与大多数 MOF 相比，基于三聚氰胺的材料使用更便宜的成分、更容易制造且更节能。多孔三聚氰胺的低成本意味着该材料可以广泛使用。

测试证实经过甲醛处理的三聚氰胺在一定程度上吸附了 CO _{2 ，但通过添加另一种含胺化学物质 DETA（二亚乙基三胺）来结合 CO 2}可以大大改善吸附。

研究人员随后发现，在聚合反应过程中添加氰尿酸会显着增加孔径并从根本上提高 CO ₂捕获效率：模拟烟气混合物中的几乎所有二氧化碳在大约 3 分钟内被吸收。

氰尿酸的添加也使材料可以反复使用。

当今最好的碳捕获技术包括将烟道气通过与 CO ₂结合的液态胺。但这需要大量的能量来释放与胺结合的二氧化碳，以便将其浓缩并储存在地下。胺混合物必须加热到 120 至 150 摄氏度（250-300 华氏度）以再生 CO ₂。

相比之下，具有 DETA 和氰尿酸改性的三聚氰胺多孔网络在约 40 摄氏度（略高于室温）捕获 CO _{2 ，并在 80 摄氏度（低于水的沸点）释放它。}

研究团队进行了固态核磁共振 (NMR) 研究，以了解氰尿酸和 DETA 如何相互作用以使碳捕获如此有效。研究表明，三聚氰酸与三聚氰胺网络形成强氢键，有助于稳定 DETA，防止其在碳捕获和再生的重复循环中从三聚氰胺孔隙中浸出。获取更多前沿科技研究进展访问：https://byteclicks.com

研究团队正在继续调整孔径和胺基，以提高三聚氰胺多孔网络的碳捕获效率，同时保持能源效率。这涉及使用一种称为动态组合化学的技术来改变成分的比例，以实现有效、可扩展、可回收和高容量的 CO ₂捕获。

这项工作得到了美国能源部的部分支持。

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