其實我們多數人不知道沸石對二氧化碳的高吸附性為其在空氣凈化中發揮重要作用。二氧化碳是氣候變化的最大影響因素，主要來自化石燃料的燃燒，這一事實是眾所周知的。全世界都在采取措施來結束對化石燃料作為能源的依賴。但綠色能源的潛力還在于未來。一項新研究檢驗了是否可以采取措施降低空氣中的CO 2濃度。

事實上，如果空氣中存在的CO?2能夠被吸附，這正是在環境條件下捕獲CO?2或直接空氣捕獲(DAC)的目的。但直到現在，研究人員還沒有開發出能夠在DAC條件下有效吸附CO?2的材料。

YasushigeKuroda，岡山大學教授提出：CO?2本質上是酸性的。因此，一般采用堿性材料作為CO?2的吸附劑。然而，這往往會導致系統腐蝕，也不適合回收吸附的CO?2。在此背景下，岡山大學和日本同步輻射研究所(JASRI)的研究人員最近在“材料化學A雜志”上發表并由黑田教授指導的一項研究檢查了一種材料的吸附特性“弱者”：天然沸石（主要由氧化硅和鋁組成的礦物質）。

作為研究的一部分，黑田教授和他的團隊開發了一種沸石與堿土離子的離子交換技術，并在環境條件下實現了異常高的CO?2吸附。特別是，研究人員選擇了一種A型沸石（硅鋁比為1），因為它具有適合吸附CO?2的孔徑，而堿土離子交換產生了巨大的電場強度，據稱可以作為吸附的驅動力。

研究人員選擇雙電荷鈣離子(Ca?2+?)作為交換離子，因為它能夠實現最高的吸附量。事實上，觀察到的吸附體積是任何沸石系統曾經吸附過的最高CO?2量，超過了類似情況下其他材料的吸附量。

研究人員通過執行遠紅外(far-IR)測量分析了基本吸附機制，并在密度泛函理論(DFT)計算的幫助下對其進行了支持。這是研究人員在其他樣品中無法識別的特征，例如Na-離子交換A型沸石。此外，他們使用與DFT計算表現出良好一致性的模型證實了他們的觀察結果。

此外，研究人員可以完全解吸吸附的CO?2并恢復原始樣品及其特殊的吸附特性。此外，一旦研究人員在模擬環境空氣組成的模型氣體的幫助下分析了CO?2的分離。因此，結果表明沸石在環境條件下可作為CO?2的高效吸附劑。

期刊參考：小田，A.，等。(2021)在低壓區和300K下發現的5A型沸石前所未有的CO 2吸附行為。材料化學雜志A。