新聚合物材料可高效“捕捉”溫室氣體
- 發佈時間：2014-09-10 01:30:50 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 （實習記者劉燕廬）溫室氣體，通常被認為是全球氣候變暖的罪魁禍首，它們通常來源於工業生産和化石燃料的燃燒。其中，二氧化碳是排放量最大的溫室氣體，也是人類抑制全球變暖過程中的主要目標，但高昂的成本和低下的回報，成為了碳治理道路上的攔路虎。
不過，近日傳來了一個好消息。據每日科學網9月9日報道，日本京都大學細胞材料研究所（iCeMS）的研究人員開發出一種能夠從空氣中高效濾除溫室氣體的低成本薄膜，如將這項技術應用於二氧化碳過濾方面或將有助於減少溫室氣體排放，從而抑制溫室效應的加劇。該研究成果發表在英國《自然·通訊》雜誌上。
這種能夠濾除二氧化碳的薄膜簡稱為PIM-1。“這種薄膜中嵌入了直徑不到兩奈米的細小管道，可以用來捕捉通過的所有氣體。”參與研究的宋齊磊（音譯）説，“現存的問題是，這種薄膜的結構還不很穩定，並且氣體的分離率有限。”
為改進材料不穩定的缺陷，研究小組使用熱氧化法，在120至450攝氏度的有氧環境下對材料進行了加熱。高溫下，氧可以與PIM-1發生化學反應，加強薄膜中奈米管道的強度並控制管道的直徑，提高材料的穩定性和目標氣體的分離率。
現在，PIM-1材料的空氣過濾速度高於普通市售聚合物100倍以上，並且還具有兩倍以上的二氧化碳分離率。PIM-1具有廣泛的應用前景：可應用於在減少化石燃料燃燒排放的二氧化碳濃度、提高內燃機中的有效含氧量、用於氫氣及塑膠的生産。
目前，治理二氧化碳需要大量的開銷，二氧化碳本身的價值也不足以進行商業開發，這極大地降低了人們控制二氧化碳排放的積極性。因此，在世界各國著手減少碳足跡的現在，這種低成本、高效率的方法或許將有不錯的前景。
研究人員表示：“可以説，我們已經開發出一種真正對可持續發展有貢獻的聚合物。與現有材料相比，PIM-1具有1000倍以上的二氧化碳分離能力，並且能夠持久使用，成本也易於接受，相信這項技術會有助於自然環境的改善。”
總編輯圈點
用奈米級孔徑的膜濾水，是很成熟的技術。許多自來水廠裏，濾膜是最後一關，攔住水裏所有的微生物和臟顆粒，同時放行水分子。膜的孔徑再做細一點，就可以分離氧氣和二氧化碳。不過，孔徑必須小到能攔住大號的二氧化碳分子，卻允許小一點兒的氧氣分子通過。洞洞的數量多過一整個奶牛場裏的牛毛，直徑卻高度一致，這樣的濾膜很難工業量産。此次日本京都大學的創舉，可謂是奈米科技的又一傑作。就算最後沒法安裝在煙囪上，至少也把濾膜水準提高幾個數量級，或許能催生新的産業。
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