可捕獲CO2的交聯(lián)聚合物

一種廉價(jià)材料——由苯交聯(lián)而成的聚合物就像海綿，吸收CO2時(shí)體積膨脹。與其他的碳捕獲材料不同，它能在潮濕或酸性條件下保留大部分吸收能力。研究人員認(rèn)為可以將它應(yīng)用于電廠，對煤或其他燃料進(jìn)行燃燒前脫碳。

一些固體碳捕獲材料為結(jié)晶性多孔物質(zhì)，如沸石或金屬有機(jī)骨架（MOFs），這些剛性晶格有很多細(xì)孔來容納CO2，同時(shí)它們也吸收水，而電廠中大部分氣流都含有一定量的水分，這就意味著這些物質(zhì)能夠吸收的CO2量低于理論吸收量。英國利物浦大學(xué)的AndrewI. Cooper團(tuán)隊(duì)希望找到一種物質(zhì)，以CO2或CO2與水蒸氣的混合物為目標(biāo)。他們利用Friedel-Crafts烷基取代反應(yīng)對苯與甲醛縮二甲醇進(jìn)行交聯(lián)形成新的聚合物，該物質(zhì)外觀為棕色、堅(jiān)硬、多孔的塑料塊。

在干燥條件下，該材料對CO2的吸收能力為15.32mmol/g，顯著高于研究人員所測試的其他固體碳捕獲材料?；钚蕴?、極性沸石以及2種MOFs的CO2吸收能力在6.91～9.30mmol/g之間。在潮濕條件下，交聯(lián)的苯海綿保持了86%的CO2吸收能力，為13.17mmol/g；與此同時(shí)，沸石與其中一種MOFs表現(xiàn)不佳，CO2吸收能力只能分別保持在原來的6%和28%。Cooper評論道：“大部分材料愛吸水，從而留給CO2的空間減少?！?/p>

在酸性條件下，如在發(fā)電廠氣流中，該新材料性能也相當(dāng)穩(wěn)定。將該聚合物在硫酸溶液中煮了1 h，發(fā)現(xiàn)其孔隙率和CO2容量沒有變化，在同等條件下，MOFs將溶解消失。該材料的缺點(diǎn)是它的容量只有在高壓下才優(yōu)于其他碳捕獲材料，但大多數(shù)電廠在較低壓力下排放CO2。因而，該特定聚合物只能應(yīng)用于捕獲高壓氣流中的CO2，如應(yīng)用于利用整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的電廠。這些電廠將煤和其他碳基燃料轉(zhuǎn)化為CO2與H2的混合物，然后燃燒H2發(fā)電。預(yù)燃?xì)饬饔凶銐蚋叩膲毫墒乖摻宦?lián)聚合物膨脹。

（本欄目編輯：李麗平）