他，剑桥大学，刚发Science，时隔50天，再发Nature!

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他，剑桥大学，刚发Science，时隔50天，再发Nature!
第一作者：Huaiguang Li
通讯作者：Alexander C. Forse
通讯单位：剑桥大学
论文速览
减排和清除大气中的温室气体对于实现净零排放和限制气候变化都是必要的，需要改进用于从大气中捕获二氧化碳（CO2）的吸附剂，该过程称为直接空气捕获。特别是，可在低温下再生的低成本材料将克服当前技术的局限性。本研究旨在开发新型的CO2吸附材料，以实现直接空气捕获（DAC）技术，降低温室气体排放，对抗气候变化。
研究团队介绍了一类名为“充电吸附材料”的新型设计材料，这类材料通过类似电池的充电过程，在低成本活性炭的孔隙中累积离子，这些离子随后作为CO2吸附的活性位点。研究中使用了活性氢氧根离子对碳电极进行充电，制备出的吸附材料能够在低温（90-100 °C）下通过碳酸盐/碳酸氢盐的形成快速捕获环境中的CO2。与传统的碳酸盐相比，充电吸附材料的再生可以在较低温度下实现，并且其导电性质允许使用可再生电力直接通过焦耳加热进行再生。
图文导读
他，剑桥大学，刚发Science，时隔50天，再发Nature!
图1：充电吸附材料的制备过程。
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图2：氢氧根充电吸附材料的制备和CO2吸附实验结果。
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图3：固态核磁共振（NMR）实验探究PCS-OH中CO2的结合机制。
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图4：直接空气捕获（DAC）测试和焦耳加热再生实验。
总结展望
本研究开发的充电吸附材料PCS-OH在低压力下展现出了优异的CO2捕获能力，能够在环境空气中直接捕获CO2，并且可以通过低温焦耳加热实现再生。实验数据显示，在0.4 mbar和25 °C条件下，PCS-OH的CO2容量为0.26 mmol g-1，显著高于对照样品。
此外，PCS-OH在150次吸附/脱附循环后显示出稳定的循环容量，假设N2吸附可忽略不计，表现出了良好的稳定性。结果表明，充电吸附材料有望成为化学分离、催化等领域的新型低成本材料。
文献信息
标题：Capturing carbon dioxide from air with charged-sorbents
期刊：Nature
DOI：10.1038/s41586-024-07449

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