锡拉丘兹大学化学

碳捕获是应对气候变化的热门话题,世界各地的研究人员开发了许多相关的碳捕获创新技术。例如,瑞士的neustek公司开发了一种可持续的混凝土材料,可以捕捉空气中的二氧化碳;伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员开发了一种人造树叶,称其比现有的碳捕获系统更有效。

此外,美国休斯敦莱斯大学的一组研究人员还开发了一种新的化学技术,可以将废塑料转化为一种可以有效吸附二氧化碳气体的材料,成为二氧化碳的“吸附剂”。

合成有机化学家詹姆斯·m·图尔(James M. Tour)、他的合著者瓦拉·阿尔戈泽布(Wala Algozeeb)、研究生保罗·萨瓦斯(Paul Savas)和博士后研究员袁哲在ACS Nano上报告说,将塑料废物暴露于乙酸钾会产生具有纳米尺度孔隙的颗粒,以捕获二氧化碳分子。

James M. Tour在锡拉丘兹大学获得化学学士学位,在普渡大学获得合成有机和有机金属化学博士学位,在威斯康星大学和斯坦福大学接受合成有机化学博士后培训。后来在南卡罗来纳大学化学与生物化学系任教11年,1999年加入莱斯大学纳米科技中心。目前,他是T.T .和W.F.Chao的化学、计算机科学、材料科学和纳米工程教授,拥有约650份研究出版物和200多项专利。

2015詹姆斯·m·图尔入选美国国家发明家学院;2019年被评为“当今世界最具影响力的50位科学家”之一;2020年成为英国皇家化学学会院士,同年被授予英国皇家化学学会百年奖,以表彰他在医学和纳米技术应用材料方面的化学创新;2021年获得美国化学学会颁发的奥斯佩尔奖,该奖授予“终身在化学领域取得重大成就,对化学科学产生长远影响的杰出化学家”。

在这项技术中,他们使用了乙酸钾,别名醋酸钾,这是一种白色粉末状的有机物质,具有用作分析试剂、调节PH值、作为干燥剂、缓冲剂和催化剂的功能。研究人员将废塑料碾碎,在600摄氏度(1,112华氏度)下与醋酸钾混合45分钟。所得宽度约为0.7 nm的孔可用于从大气中吸附CO2分子。研究人员表示,这一过程还会产生一种蜡副产品,可以回收利用,制成清洁剂或润滑剂。

在室温下,这些多孔颗粒可以在CO2中容纳其重量的18%。像胺基材料一样,吸附剂可以重复使用。将其加热至约75摄氏度(167华氏度)将从孔隙中释放捕获的二氧化碳,并再生约90%的材料结合位点。该方法相对简单,并且可以容易地扩展到工业应用。

根据研究人员的估计,使用这种材料从点源(如燃烧后的烟气)中捕集二氧化碳的成本为每吨265,438+0美元,而目前从天然气原料中提取二氧化碳的工艺成本约为每吨80-65,438+060美元。

为了实现2050年温室气体零净排放的目标,对具有经济效益的碳捕集技术的需求日益增加。如果这项技术能够普及,将有助于我们解决两个重要的环境问题,塑料垃圾和二氧化碳。