化学家开发了用于从工业废气中分离二氧化碳的新材料

拜罗伊特大学的化学家开发了一种材料，可以很好地为气候保护和可持续工业生产做出重要贡献。用这种材料，可以将温室气体中的二氧化碳(CO 2)从工业废气，天然气或沼气中专门分离出来，从而可以回收利用。分离过程既节能又经济。在《细胞报告物理学》杂志上，研究人员介绍了这种材料的结构和功能。

欧盟委员会在2019年提出的《绿色协议》呼吁到2050年将欧盟内部的温室气体净排放量减少到零。这需要创新的工艺，可以将CO 2与废气和其他气体混合物分离并保留下来，以便没有释放到大气中。与以前的分离工艺相比，拜罗伊特(Bayreuth)开发的材料具有一个根本优势：能够从气体混合物中完全去除CO 2而不化学结合CO 2。

这些气体混合物可以是工厂的废气，也可以是天然气或沼气。在所有这些情况下，CO 2仅由于物理相互作用而积聚在材料的空腔中。从那里，它可以释放出来而无需花费大量的能源，然后再次用作工业生产的资源。因此，化学上讲，分离过程是根据物理吸附原理进行的。像宽敞的储罐一样，新材料可以以节能的方式填充和清空二氧化碳。在拜罗伊特(Bayreuth)实验室中，这种气体的设计方式是仅从大量变化的气体混合物中分离出CO 2而不分离出其他气体。

“我们的研究团队成功地设计了一种可以同时完成两项任务的材料。一方面，与CO 2的物理相互作用足够强，可以从混合气体中释放并保留这种温室气体。另一方面，然而，它们足够脆弱，以至于仅以少量能量就可以从材料中释放出CO 2。 ”新出版物的第一作者，美国无机化学I研究小组的博士研究员MartinRießM.Sc.说。拜罗伊特大学。

这种新材料是一种无机-有机混合物。化学基础是粘土矿物，其中包含数百种单个玻璃片。它们每个仅一个纳米厚，并且恰好一个在另一个之上。在各个玻璃板之间有充当间隔物的有机分子。选择了它们的形状和化学性质，以便对生成的孔空间进行最佳调整以累积CO 2。只有二​​氧化碳分子才能渗入材料的孔隙系统并保留在那里。相反，甲烷，氮气和其他废气成分由于其分子大小而必须留在外部。研究人员使用了所谓的分子筛效应来提高材料对CO 2的选择性。他们目前正在开发一种基于粘土矿物的膜系统，该膜系统旨在允许连续，选择性和节能地从气体混合物中分离出CO 2。

得益于拜罗伊特实验室中建立的特殊测量系统，可以量身定制用于混合和分离CO 2的混合材料，从而可以精确确定吸附气体的量和吸附材料的选择性。这使工业过程得以真实再现。“与工业CO 2评估有关的所有标准我们的混合材料完全完成了分离过程。它可以经济高效地生产，并且在减少工业二氧化碳排放量以及为沼气和酸性天然气的处理方面做出了重要贡献，”Rieß说。

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