中國科學技術大學4月23日發布消息，該校劉波教授、南方科技大學徐強教授和阿卜杜拉國王科技大學Cafer T. Yavuz教授合作，開發出第一個用二氧化碳作為客體分子模擬二氧化碳水合物結構的例子，使用廉價的硫酸胍與二氧化碳共結晶形成穩定的包合物，實現環境溫度壓力條件下二氧化碳可逆的捕獲與釋放。
碳捕獲是碳捕集利用與封存技術(CCUS)的重要環節，對于實現國家“雙碳”戰略目標具有重要意義，同時也是未來“綠碳”的重要來源。目前二氧化碳捕獲主要通過基于變壓變溫的物理或化學吸附過程完成。物理吸附劑采用具有高比表面積的多孔材料，二氧化碳分子通過弱相互作用進入吸附劑的孔道。雖然具有吸附熱低和易于再生的優點，但煙道氣和環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、容量和循環性能。化學吸附劑如乙醇胺(MEA)，有機胍等雖然具有高的選擇性但吸附劑的再生過程需要消耗巨大的能量。
近日，劉波教授課題組與合作者團隊將動態氫鍵框架結構變換應用于二氧化碳捕獲。在常溫常壓條件下，成功實現模擬二氧化碳水合物的動態行為，開發了一種全新的二氧化碳捕獲和儲存方法。二氧化碳與硫酸胍共結晶形成包合物，實現對二氧化碳的單一選擇性捕獲，并通過包合物結構坍塌實現低能耗釋放高純度二氧化碳，得到的硫酸胍可直接用于下一個循環，實現低能耗碳捕獲循環。
該研究工作提出了基于超分子結構變換的二氧化碳捕獲新技術。與現有技術相比，該技術具有選擇性高，低能耗，吸附劑穩定無腐蝕性，適于儲存和運輸，釋放純二氧化碳后的硫酸胍水溶液可直接用于新一輪捕獲等優點。接下來研究團隊將積極推進中小試規模下碳捕獲能耗和成本的評估，以期實現碳捕獲在能耗和經濟性兩方面的優越性。
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