Nyt materiale opfanger kuldioxid

Et nyt materiale, der selektivt kan opfange kuldioxid (CO ₂ ) molekyler og effektivt omdanne dem til nyttige organiske materialer er blevet udviklet af forskere ved Kyoto Universitet, sammen med kolleger ved University of Tokyo og Jiangsu Normal University i Kina. De beskriver materialet i journalen Naturkommunikation .

Menneskets forbrug af fossile brændstoffer har resulteret i stigende global CO ₂ emissioner, fører til alvorlige problemer forbundet med global opvarmning og klimaændringer. En mulig måde at modvirke dette på er at opfange og binde kulstof fra atmosfæren, men de nuværende metoder er meget energikrævende. Den lave reaktivitet af CO ₂ gør det svært at fange og konvertere det effektivt.

"Vi har med succes designet et porøst materiale, som har en høj affinitet til CO ₂ molekyler og kan hurtigt og effektivt omdanne det til nyttige organiske materialer, " siger Ken-ichi Otake, Materialekemiker fra Kyoto University fra Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS).

Materialet er en porøs koordinationspolymer (PCP, også kendt som MOF; metal-organisk ramme), en ramme bestående af zinkmetalioner. Forskerne testede deres materiale ved hjælp af røntgenstrukturanalyse og fandt ud af, at det selektivt kun kan fange CO ₂ molekyler med ti gange mere effektivitet end andre PCP'er.

Materialet har en organisk komponent med en propellignende molekylstruktur, og som CO ₂ molekyler nærmer sig strukturen, de roterer og omarrangerer for at tillade C02-indfangning, resulterer i små ændringer i de molekylære kanaler i PCP'en - dette gør det muligt for den at fungere som en molekylsigte, der kan genkende molekyler efter størrelse og form. PCP'en er også genanvendelig; effektiviteten af ​​katalysatoren faldt ikke selv efter 10 reaktionscyklusser.

"En af de grønneste tilgange til kulstoffangst er at genbruge kuldioxiden til kemikalier af høj værdi, såsom cykliske carbonater, der kan bruges i petrokemikalier og lægemidler, " siger Susumu Kitagawa, materialekemiker ved Kyoto Universitet.

Efter at have fanget kulstoffet, det omdannede materiale kan bruges til at fremstille polyurethan, et materiale med en bred vifte af anvendelser, herunder tøj, husholdningsapparater og emballage.

Dette arbejde fremhæver potentialet af porøse koordinationspolymerer til at fange kuldioxid og omdanne til nyttige materialer, åbne en vej for fremtidig forskning i kulstoffangstmaterialer.