颗粒在线讯:随着全球变暖问题日益严重,从各种排放源(如发电厂)甚至直接从空气中捕获碳已变得紧迫和关键。材料研究的最新进展使得设计各种有效的方法来捕获二氧化碳,并且相对于其它气体具有高选择性成为了可能。近日,扬州大学Zonglin Gu,美国IBM托马斯沃森研究中心Binquan Luan等研究发现嵌入石墨烯中的冠状纳米孔(类似于冠醚)可以有效地让二氧化碳通过并阻挡其它烟气成分(如N2和O2)。
本文要点:
1)作者进行了广泛的基于密度泛函理论的计算(冠状纳米孔对烟道气体的吸附能等)以及经典和从头算分子动力学模拟(压力差驱动通过冠状纳米孔的烟道气,含有H2O的湿烟道气等),以揭示气体通过冠纳米孔传输的能量学和动力学。
2)研究结果表明,石墨烯中设计的冠状纳米孔不仅具有出色的CO2分离/捕获选择性,而且还具有快速的传输(流动)速率,是发电厂烟气处理的理想选择。
3)基于先进的多孔石墨烯膜制造技术,该工作还为未来的实验验证提供了指导。作者认为,除了烟道气应用之外,具有冠状纳米孔的石墨烯膜也可以在许多其他二氧化碳排放行业(如钢铁和水泥生产)的二氧化碳捕获中发挥重要作用。
文章链接:
Binquan Luan, et al. Crown Nanopores in Graphene for CO2 Capture and Filtration. ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c00213
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c00213
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