加拿大卡爾加裏大學和渥太華大學科學家成功利用X射線晶體(ti) 成像儀(yi) 和計算機模擬手段,對被稱為(wei) “棒球手套”的捕碳材料如何捕捉二氧化碳分子進行了觀察和分析。科學家認為(wei) ,該項成果為(wei) 設計定製一種率、低能耗的捕碳新材料指明了研究方向。相關(guan) 文章發表在出版的《科學》雜誌上。
目前采用的二氧化碳捕獲方法是將二氧化碳氣體(ti) 注入氨溶液中。該項技術的弱點在於(yu) 氨溶液吸收二氧化碳後,還需要釋放二氧化碳以便進行儲(chu) 存,在釋放二氧化碳時,溶液需要加熱到100攝氏度,這要耗去大量的能源和水資源。據估算,燃煤發電廠如果使用該項技術捕獲儲(chu) 存二氧化碳,需要消耗其四分之一的發電量。
因此,找到一種既可輕鬆捕獲二氧化碳,還可在低能耗和節水條件下輕鬆釋放出二氧化碳的新型材料,對於(yu) 捕獲二氧化碳技術的實際應用意義(yi) 非常重大。加拿大科學家的研究發現正是為(wei) 找到這種新型材料指明了方向,並提供了實驗方法和計算機模擬方法。
參與(yu) 研究工作的科學家將捕捉二氧化碳形象地比作棒球手套與(yu) 棒球之間的關(guan) 係,在此將球比作二氧化碳,而將手套比作可捕獲二氧化碳的材料。對於(yu) 不同大小的球,需要不同尺寸的手套,才能更好地匹配,以便球手能夠更加容易接到來球。卡爾加裏大學化學教授喬(qiao) 治·斯密祖介紹說,他們(men) 使用X射線結晶成像儀(yi) 直接實驗成像,並通過計算機模型計算,確定了二氧化碳分子的確切位置,並可以清晰觀察到“手套”材料的各個(ge) “手指”如何合力將二氧化碳分子固定在其位置上。
渥太華大學負責計算機模擬研究的科學家表示,該項發現的另一個(ge) 特別之處在於(yu) ,實驗結果和計算機模擬結果之間表現出非常好的一致性。因此,其計算機模擬方法現在就可以更令人放心地應用於(yu) 發現和預知材料的捕碳性能,特別是在實驗室製作某種捕碳材料之前,可先在計算機上進行模擬。
研究人員認為(wei) ,該項研究成果zui終可得到多方麵的應用,既可幫助燃煤發電廠降低二氧化碳排放,還可幫助去除非常規天然氣資源中的二氧化碳成分。