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【地球有救?】鋅離子分子篩吸氣態二氧化碳 可多次重用、製衣物或包裝材料

2019/10/15 — 15:29

科學家一直用不同方法試圖吸收人類排放的二氧化碳 (CO2) 緩減氣候危機,例如曾有團隊以微量電力配合合金催化劑,在室溫下將 CO2 轉化為固態碳上月刊於《自然通訊》的研究找到另一種方法,將大氣中的 CO2 轉化為有用的有機聚合物,可製作為包裝或衣物材料,當中更只需極少能量。

類似固碳 (carbon sequestration) 想法已經存在一段時間,但 CO2 與其他元素的化學反應低,因此如果不用大量能量下,難以將之捕獲然後封存。

是次研究發現的秘密武器是由鋅離子製造的多孔配位聚合物 (coordination polymer, PCP) 。團隊指,鋅離子可選擇性捕捉 CO2 分子,並比其他 PCP 高效 10 倍;鋅離子 PCP 亦可重複使用,在 10 次反應循環後仍能以最高效率繼續吸碳。有參與研究的日本京都大學材料化學家大竹研一表示,鋅離子 PCP 對有高吸附力,能將之快速有效地轉化為有用的有機材料。

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除此之外,新研發的 PCP 亦有螺旋狀結構。在 X 光分析下,團隊發現 CO2 在接近 PCP 時,其分子結構會旋轉並重新排列,令自己被困在 PCP 中。

PCP 本質上是一種分子篩,能夠以大小和形狀識別分子。一旦 PCP 完成了 CO2 吸收工作,就可以重用,或作為有機聚合物回收。這些帶碳的有機聚合物可轉化為聚氨酯 (polyurethane, PU) ,製造衣服、包裝材料、安全套或其他醫用器材。

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京都大學工學研究科教授北川進也有參與研究,他指其中一個最綠色的碳捕獲方法是將 CO2 再造成高價值化學品,例如可用於石油化工和製藥業的環狀碳酸酯 (cyclic carbonate) 。

即使人類在吸碳方面的研究取得進展,但這些吸碳技術仍需依賴一定電力,所以當務之急仍然是減排二氧化碳,才可竭止氣候變化繼續惡化。

來源:
Science Alert, Scientists Create a Material That Captures CO2 And Turns It Into Organic Matter, 15 October 2019

報告:
Wu, P.Y., Li, Y., Zheng, J.J. & et al. (2019). Carbon dioxide capture and efficient fixation in a dynamic porous coordination polymer. Nature Communications volume 10, Article number: 4362 (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-12414-z

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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