劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的研究人员与佐治亚理工学院合作，在理解二氧化碳 (CO 2 ) 对胺基官能化多孔固体材料稳定性的影响方面取得了重大突破，该材料是直接空气捕获 (DAC) 碳捕获技术的关键组成部分。

新研究可以延长关键碳捕获材料的寿命

这项新研究发表在《美国化学会志》上并登上该期刊封面，揭示了二氧化碳和聚乙烯亚胺吸附剂之间的复杂相互作用，为提高 DAC 系统的效率和耐用性提供了重要见解。

“这项研究强调了在设计 DAC 工艺和材料时考虑所有大气成分的重要性，”该项目的通讯作者兼首席研究员 Simon Pang 说道。“我们的研究结果将有助于开发具有更高耐久性的下一代吸附剂，从而有助于实现更高效、更具成本效益的碳捕获解决方案。”

胺基吸附剂是 DAC 技术的前沿，因为它们具有即使在超稀条件下也能有效捕获二氧化碳的卓越能力。然而，这些材料的长期稳定性一直是一个重大挑战，主要是由于氧化降解。

研究团队研究了二氧化碳在这些吸附剂氧化降解过程中的作用，并协调了现有文献中相互矛盾的数据。研究表明，二氧化碳对聚乙烯亚胺吸附剂的氧化动力学具有非单调性影响，其影响随温度和二氧化碳浓度而显著变化。

“我们的研究强调了二氧化碳在氧化过程中的双重作用，”论文第一作者、项目联合研究员 Sichi Li 说道。“一方面，二氧化碳催化关键的氧化反应，另一方面，它降低聚合物分支的流动性，从而减缓自由基的传播。这些对比效应是理解我们观察到的复杂降解情况的关键。”

该研究的结论超出了现有文献的范围，为 DAC 技术的未来提供了实际意义。通过确定聚合物侧链移动性和酸性环境的存在是加速氧化的主要因素，该研究提出了提高吸附剂寿命的新策略。潜在的解决方案包括引入功能基团、添加剂或氧化物载体，其表面化学设计旨在降低聚合物移动性或中和酸性条件，从而减缓氧化降解的速度。