近日，香港中文大學(深圳)理工學院教授李懷光與英國劍橋大學教授Alexander C. Forse團隊提出并驗證了吸附材料合成的新路徑，開辟了碳捕集、碳利用技術的新領域。最新研究成果發表于《自然》。

空氣中直接捕集二氧化碳是實現碳中和的重要技術路徑，采用堿性溶液(如氫氧化鉀、氫氧化鈣等)作為吸附劑的碳捕集方法，具有吸附容量大、效率高、速度快等顯著優勢，但是吸附產物碳酸鹽具有較大的晶格能，需要在900℃的高溫下進行二氧化碳脫附，大大增加了碳捕集的運行成本。如何降低捕集能耗是目前高性能吸附材料研發的關鍵。

該研究通過電化學技術分離帶電離子作為吸附位點，成功設計開發出一類新型吸附劑材料——帶電吸附劑。這種吸附材料在低成本活性碳的孔隙中，積聚大量活性氫氧根離子，并通過形成碳酸(氫)根的方式，迅速捕獲空氣中的二氧化碳。

與傳統的塊狀碳酸鹽相比，帶電吸附劑的脫附過程無須克服晶格能壘，因此能在相對低溫(90至100℃)下完成脫附。同時，由于吸附劑具備良好的導電、導熱性能，可直接利用可再生能源進行原位焦耳加熱脫附，極大提高了能源利用效率。固態核磁測試數據表明，焦耳加熱能在極短時間內將材料迅速加熱至90℃，實現二氧化碳的完全脫附。

該帶電吸附劑所采用的原材料來源廣泛、易于獲取，具有廣闊的應用前景。除了二氧化碳捕集之外，帶電吸附劑的結構多樣性將為其他領域的新材料設計提供思路。此外，帶電吸附劑良好的導電性與焦耳熱再生技術耦合，為可再生能源電力在直接空氣碳捕獲技術中的應用提供了極大便利。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07449-2