其實(shí)我們多數(shù)人不知道Zeolite對(duì)二氧化碳的高吸附性為其在空氣凈化中發(fā)揮重要作用。二氧化碳是氣候變化的最大影響因素，主要來(lái)自化石燃料的燃燒，這一事實(shí)是眾所周知的。全世界都在采取措施來(lái)結(jié)束對(duì)化石燃料作為能源的依賴(lài)。但綠色能源的潛力還在于未來(lái)。一項(xiàng)新研究檢驗(yàn)了是否可以采取措施降低空氣中的CO 2濃度。

事實(shí)上，如果空氣中存在的CO?2能夠被吸附，這正是在環(huán)境條件下捕獲CO?2或直接空氣捕獲(DAC)的目的。但直到現(xiàn)在，研究人員還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出能夠在DAC條件下有效吸附CO?2的材料。

YasushigeKuroda，岡山大學(xué)教授提出：CO?2本質(zhì)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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)腐蝕，也不適合回收吸附的CO?2。在此背景下，岡山大學(xué)和日本同步輻射研究所(JASRI)的研究人員最近在“材料化學(xué)A雜志”上發(fā)表并由黑田教授指導(dǎo)的一項(xiàng)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(zhì)）。

作為研究的一部分，黑田教授和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種沸石與堿土離子的離子交換技術(shù)，并在環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)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?yàn)樗哂羞m合吸附CO?2的孔徑，而堿土離子交換產(chǎn)生了巨大的電場(chǎng)強(qiáng)度，據(jù)稱(chēng)可以作為吸附的驅(qū)動(dòng)力。

研究人員選擇雙電荷鈣離子(Ca?2+?)作為交換離子，因?yàn)樗軌驅(qū)崿F(xiàn)最高的吸附量。事實(shí)上，觀察到的吸附體積是任何沸石系統(tǒng)曾經(jīng)吸附過(guò)的最高CO?2量，超過(guò)了類(lèi)似情況下其他材料的吸附量。

研究人員通過(guò)執(zhí)行遠(yuǎn)紅外(far-IR)測(cè)量分析了基本吸附機(jī)制，并在密度泛函理論(DFT)計(jì)算的幫助下對(duì)其進(jìn)行了支持。這是研究人員在其他樣品中無(wú)法識(shí)別的特征，例如Na-離子交換A型沸石。此外，他們使用與DFT計(jì)算表現(xiàn)出良好一致性的模型證實(shí)了他們的觀察結(jié)果。

此外，研究人員可以完全解吸吸附的CO?2并恢復(fù)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(huán)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(jié)果表明沸石在環(huán)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(qū)和300K下發(fā)現(xiàn)的5A型沸石前所未有的CO 2吸附行為。材料化學(xué)雜志A。