可捕獲CO2的交聯聚合物

可捕獲CO2的交聯聚合物

一種廉價材料——由苯交聯而成的聚合物就像海綿，吸收CO2時體積膨脹。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。研究人員認為可以將它應用于電廠，對煤或其他燃料進行燃燒前脫碳。

一些固體碳捕獲材料為結晶性多孔物質，如沸石或金屬有機骨架（MOFs），這些剛性晶格有很多細孔來容納CO2，同時它們也吸收水，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能夠吸收的CO2量低于理論吸收量。英國利物浦大學的AndrewI. Cooper團隊希望找到一種物質，以CO2或CO2與水蒸氣的混合物為目標。他們利用Friedel-Crafts烷基取代反應對苯與甲醛縮二甲醇進行交聯形成新的聚合物，該物質外觀為棕色、堅硬、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。活性炭、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，交聯的苯海綿保持了86%的CO2吸收能力，為13.17mmol/g；與此同時，沸石與其中一種MOFs表現不佳，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。”

在酸性條件下，如在發電廠氣流中，該新材料性能也相當穩定。將該聚合物在硫酸溶液中煮了1 h，發現其孔隙率和CO2容量沒有變化，在同等條件下，MOFs將溶解消失。該材料的缺點是它的容量只有在高壓下才優于其他碳捕獲材料，但大多數電廠在較低壓力下排放CO2。因而，該特定聚合物只能應用于捕獲高壓氣流中的CO2，如應用于利用整體煤氣化聯合循環發電技術的電廠。這些電廠將煤和其他碳基燃料轉化為CO2與H2的混合物，然后燃燒H2發電。預燃氣流有足夠高的壓力可使該交聯聚合物膨脹。

（本欄目編輯：李麗平）