美开发出对二氧化碳具有高选择性的新材料

二氧化碳的排放不断助长着全球变暖、海平面上升及增加海洋的酸度。美国科学家在近期出版的美国《科学》杂志上发表的一项最新研究称，他们已开发出一种能够隔离并捕获二氧化碳分子的新型材料，对减少二氧化碳等温室气体排放技术有重要作用，也能使发电厂在无需使用有毒材料的情况下，提高二氧化碳的捕获效率。

　　该材料是由加州大学洛杉矶分校奥马尔·雅希率领的研究团队研制的。雅希是研究使用复杂微观结构制作材料的知名化学家。新材料属于“沸石咪唑酯骨架结构材料”（ZIFs），由金属原子桥联多个咪唑类环型有机分子组成。

　　这种材料具有多孔和化学稳定结构，使得其拥有更大的表面积来吸收二氧化碳，而且在高温下加热也不会分解，甚至在水或有机溶液中煮一个星期仍能保持稳定。在1克重的该材料中包含的表面积最多可达2000平方米。ZIF材料的内部可以存储气体分子，在化学结构上，它有一个类似于旋转门的薄盖，能够让大小合适的分子进入并将其存储，而将较大或者形状不同的分子阻挡在外。

　　研究人员在实验中共合成了25个ZIFs晶体结构，并证实其中3个（ZIF-68、ZIF-69、ZIF-70）对捕获二氧化碳具有高选择性。雅希称，ZIFs对二氧化碳的选择性是其他一些材料不可比拟的。实验证明了新材料能吸收大量二氧化碳，但并不吸收其他气体。研究表明，在0℃和常压下，1升这样的材料可储存82.6升的二氧化碳。

　　从发电厂烟囱中捕捉二氧化碳的技术已经存在已久，但要消耗大量的能源（约占到电厂总发电量的15%至20%）。这是因为现有材料，如胺，必须经过加热才能释放出吸收的二氧化碳。美国国家能源技术实验室项目经理托马斯费雷表示，煤电厂利用现有方法捕捉和压缩二氧化碳，生产成本可增加80%至90%。

　　研究人员称，二氧化碳的捕获和封存，对减少温室气体的排放量将是必不可少的，特别是对像美国这样严重依赖于煤发电的国家。这种新材料的研制成功，为减少来自发电厂的二氧化碳排放量提供了一个潜在的廉价方式。由于新材料可使用较少的能源，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实验材料。