二氧化碳“收集保存”有了新的思路

近日，大连理工大学教授宋永臣、副教授张伦祥研究小组在二氧化碳采集保存研究方面取得了进展，提出了基于可回收纳米材料和动态氢键网络的环保二氧化碳采集策略，为二氧化碳采集保存可持续技术的发展提供了新的思路。相关成果发表在《自然通信》中。

二氧化碳捕集和储存技术对推进我国“双碳”战略和应对全球气候变化具有重要意义。与传统技术相比，化合物晶体法以其简单的分离工艺和可循环的晶体前体为实现经济碳捕集提供了可行的解决方案。然而，目前的化合物晶体碳捕集技术面临环境相容性差、反应条件苛刻、晶体动力学缓慢、再生能耗高等瓶颈，迫切需要探索绿色、柔和、高效的二氧化碳捕集化合晶体新方法。

为了解决上述问题，受气体水合物独特的动态氢键网络的启发，研究团队提出利用天然液体水形成结晶前体，通过负载疏水性氨基酸的磁性纳米粒子液体增强氢键纳米笼对二氧化碳的快速持续收集。纳米粒子表面负荷的疏水性氨基酸诱导混乱的水分构建四面体纳米氢键网络，纳米粒子布朗运动产生的微对流和界面吸附作用有效促进了二氧化碳液膜的扩散、限域聚集和群体连锁成核，水合物氢键纳米笼产生的诱导时间缩短了90%以上。此外，还有高核壳。v/v(22.7wt%)，优于传统的碳捕集方法。

水合物晶体中的氢键强度赋予了氢键水笼独特的动态结构特性，避免了传统结晶前体再生过程中涉及的高能耗。同时，负荷疏水性氨基酸的纳米颗粒液体可以有效抵抗机器摩擦、颗粒碰撞、液体剪切力和结晶应力演化等机械效应。在连续11900分钟的17个单独循环中，表现出优异的性能稳定性。

当纳米复合材料具有良好的生物相容性时，该团队通过实时无标记细胞分析获得的变化一化细胞参数和活性特征得到了证实。