24日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校劉波教授、南方科技大學(xué)徐強教授與國際研究團隊合作，首次用二氧化碳作為客體分子模擬二氧化碳水合物結構，使用廉價(jià)的硫酸胍與二氧化碳共結晶形成穩定的包合物，實(shí)現了環(huán)境溫度壓力條件下二氧化碳可逆的捕獲與釋放。這有望成為一種很有潛力的碳捕獲和存儲方法，相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《細胞報告物質(zhì)科學(xué)》上。
碳捕獲是碳捕集利用與封存技術(shù)的重要環(huán)節，對于實(shí)現國家“雙碳”目標具有重要意義。目前二氧化碳捕獲主要通過(guò)基于變壓變溫的物理或化學(xué)吸附過(guò)程完成。物理吸附劑采用具有高比表面積的多孔材料，二氧化碳分子通過(guò)弱相互作用進(jìn)入吸附劑的孔道。雖然具有吸附熱低和易于再生的優(yōu)點(diǎn)，但煙道氣和環(huán)境中的水汽與二氧化碳分子存在競爭吸附，極大降低了吸附劑的選擇性、容量和循環(huán)性能?；瘜W(xué)吸附劑如乙醇胺、有機胍等，雖然具有高的選擇性，但其再生過(guò)程需要消耗巨大能量。如何降低二氧化碳捕獲和釋放時(shí)的能耗具有重要意義。
在前期工作基礎上，研究人員進(jìn)一步將動(dòng)態(tài)氫鍵框架結構變換應用于二氧化碳捕獲。研究人員發(fā)現，在室溫附近從硫酸胍水溶液中可以得到晶態(tài)二氧化碳包合物。進(jìn)一步的結構分析表明，二氧化碳被包裹在胍陽(yáng)離子和硫酸根之間通過(guò)氫鍵和靜電相互作用構筑的框架中。令人驚訝的是，二氧化碳僅與框架中的胍離子存在靜電作用，這也是二氧化碳與硫酸胍共結晶形成包合物結晶沉淀的驅動(dòng)力。強弱適中的相互作用使得碳的捕獲和釋放均能在溫和條件下進(jìn)行。另外，單位體積的二氧化碳與硫酸胍共結晶形成的包合物，含有相同溫度壓力條件下60倍體積的二氧化碳氣體，而相同溫度、體積下二氧化碳的壓力達到6兆帕，揭示了其在碳捕獲存儲和運輸方面的巨大潛力。
