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，在了解二氧化碳(CO2)对胺功能化多孔固体材料稳定性的影响方面取得了重大突破，这是直接空气捕获(DAC)碳捕获技术的关键组成部分。
这项发表在《美国化学学会杂志》上的新研究揭示了二氧化碳和聚亚胺吸附剂之间复杂的相互作用，为提高DAC系统的效率和耐用性提供了重要的见解。
该项目的通讯作者兼首席研究员Simon Pang说:“这项研究强调了在DAC工艺和材料设计中考虑所有大气成分的重要性。”“我们的发现将有助于开发耐用性更高的下一代吸附剂，为更高效、更具成本效益的碳捕获解决方案做出贡献。”
胺基吸附剂处于DAC技术的前沿，因为它们即使在超稀条件下也能有效捕获二氧化碳。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。
研究小组调查了之前未解决的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，CO2对聚亚胺吸附剂的氧化动力学具有非单调效应，其影响随温度和CO2浓度的变化而显著变化。
“我们的研究强调了二氧化碳在氧化过程中的双重作用，”该论文的主要作者、该项目的联合研究者李思琪说。“一方面，二氧化碳催化了关键的氧化反应，而另一方面，它降低了聚合物分支的迁移率，从而减缓了自由基的传播。这些对比效应是理解我们观察到的复杂降解曲线的关键。”
该研究的结论超越了对现有文献的调和，为DAC技术的未来提供了实际意义。通过确定聚合物侧链迁移率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官能团、添加剂或表面化学的氧化物载体，旨在降低聚合物的迁移率或中和酸性条件，从而减缓氧化降解的速度。
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