近日，香港中文大学(深圳)理工学院教授李怀光与英国剑桥大学教授Alexander C. Forse团队提出并验证了吸附材料合成的新路径，开辟了碳捕集、碳利用技术的新领域。最新研究成果发表于《自然》。
空气中直接捕集二氧化碳是实现碳中和的重要技术路径，采用碱性溶液(如氢氧化钾、氢氧化钙等)作为吸附剂的碳捕集方法，具有吸附容量大、效率高、速度快等显著优势，但是吸附产物碳酸盐具有较大的晶格能，需要在900℃的高温下进行二氧化碳脱附，大大增加了碳捕集的运行成本。如何降低捕集能耗是目前高性能吸附材料研发的关键。
该研究通过电化学技术分离带电离子作为吸附位点，成功设计开发出一类新型吸附剂材料——带电吸附剂。这种吸附材料在低成本活性碳的孔隙中，积聚大量活性氢氧根离子，并通过形成碳酸(氢)根的方式，迅速捕获空气中的二氧化碳。
与传统的块状碳酸盐相比，带电吸附剂的脱附过程无须克服晶格能垒，因此能在相对低温(90至100℃)下完成脱附。同时，由于吸附剂具备良好的导电、导热性能，可直接利用可再生能源进行原位焦耳加热脱附，极大提高了能源利用效率。固态核磁测试数据表明，焦耳加热能在极短时间内将材料迅速加热至90℃，实现二氧化碳的完全脱附。
该带电吸附剂所采用的原材料来源广泛、易于获取，具有广阔的应用前景。除了二氧化碳捕集之外，带电吸附剂的结构多样性将为其他领域的新材料设计提供思路。此外，带电吸附剂良好的导电性与焦耳热再生技术耦合，为可再生能源电力在直接空气碳捕获技术中的应用提供了极大便利。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07449-2
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