二氧化碳主要來(lái)自化石燃料的燃燒，其能夠改變地球氣候，在如今碳中和背景下，全球各國(guó)都在采用多種先進(jìn)技術(shù)來(lái)結(jié)束對(duì)化石燃料作為能源的依賴(lài)，但是綠色能源的潛力還需要挖掘。當(dāng)前，多國(guó)研究人員證實(shí)，沸石能夠有效吸附空氣中的CO2，直到現(xiàn)在，研究人員還在開(kāi)發(fā)能夠在DAC條件下有效吸附CO?的材料。?

?岡山大學(xué)教授黑田東彥進(jìn)行了表面化學(xué)研究，并且岡山大學(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：沸石，主要由氧化硅和鋁組成的礦物質(zhì)。沸石材料作為吸附劑，是捕獲電廠廢氣中二氧化碳并實(shí)現(xiàn)安全處置的新方法技術(shù)。

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。

遠(yuǎn)紅外光譜檢測(cè)了由Ca?2+沸石振動(dòng)引起的振動(dòng)模式，揭示了CO?2吸附后向更長(zhǎng)波長(zhǎng)的明顯轉(zhuǎn)變，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，他們用一個(gè)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。

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。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，該樣品就表現(xiàn)出對(duì)其他氣體中CO?2的出色選擇性吸附。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，并且這項(xiàng)研究為潛在新應(yīng)用打開(kāi)大門(mén)，例如在航天飛機(jī)、潛艇和音樂(lè)廳等半封閉空間內(nèi)凈化空氣，以及作為麻醉過(guò)程中的吸附材料。