二氧化碳“捕集封存”有瞭新思路

         近日，大連理工大學教授宋永臣、副教授張倫祥研究團隊在二氧化碳捕集封存研究方面取得進展，提出瞭(le)基於(yú)可循環再生納米材料和動态氫鍵網絡的環境友好型二氧化碳捕集策略，爲二氧化碳捕集封存可持續技術發展提供瞭(le)新思路。相關成果發表在《自然·通訊》。

        二氧化碳捕集封存技術對於推進我國“雙碳”戰略及應對全球氣候變化具有重要意義。相較於傳統技術，化合物結晶法憑借其較簡易的分離流程和可循環的結晶前體，爲實現經濟捕碳提供瞭(le)可行方案。然而，現有的化合物結晶碳捕集技術面臨著(zhe)環境相容性差、反應條件苛刻、結晶動力學緩慢及再生能耗高等瓶頸，亟需探索節能環保、溫和高效的二氧化碳捕集化合結晶新方法。

         爲瞭(le)解決上述難題，受氣體水合物特有的動态氫鍵網絡啓發，研究團隊提出利用天然液态水形成結晶前體，通過負載疏水性氨基酸的磁性納米粒子流體增強氫鍵納米籠對二氧化碳的快速、持續捕集。納米粒子表面負載的疏水性氨基酸誘導瞭(le)無序水分子構建四面體納米氫鍵網絡，而納米粒子布朗運動産生的微對流與界面吸附作用有效促進瞭(le)二氧化碳的液膜擴散、限域富集與團簇連鎖成核，水合物氫鍵納米籠生成的誘導時間縮短瞭(le)90%以上，此外，核殼型有機超順磁納米粒子的高分散度也被用於(yú)強化氣-液-固多相界面熱質傳遞能力、增加水合物晶體成核-生長位點，二氧化碳捕集容量可達118.7v/v（22.7wt%），優於(yú)傳統碳捕集方法。

       水合物晶體中的氫鍵強度賦予瞭(le)氫鍵水籠獨特的動态結構特性，避免瞭(le)傳統結晶前體再生過程所涉及的高能耗。同時，負載疏水性氨基酸的納米粒子流體能夠有效對抗二氧化碳連續捕集過程的機械摩擦、粒子碰撞、流體剪切力與結晶應力演變等機械效應，並(bìng)在持續11900分鍾的17次獨立循環中表現出優異的性能穩定性。

       團隊通過實時無标記細胞分析獲得的時變(biàn)歸一化細胞參數及活性特征，證實瞭(le)該納米複合材料良好的生物相容性。