CORVALLIS, Ore. - Oregon State University College of Science의 연구원들은 산업 배출물에서 이산화탄소를 제거할 수 있는 저렴한 나노 물질의 잠재력을 입증했습니다.

에 발표 된 연구 결과, 세포는 물리 과학을보고합니다이 연구를 이끈 OSU의 Kyriakos Stylianou는 향상된 탄소 포집 방법이 기후 변화를 해결하는 데 핵심이기 때문에 중요하다고 말했습니다.

온실 가스인 이산화탄소는 화석 연료를 태울 때 발생하며 기후 온난화의 주요 원인 중 하나입니다.

대기에서 탄소를 걸러내는 시설이 전 세계적으로 생겨나기 시작했습니다. 세계 최대 규모는 2021년 아이슬란드에서 문을 열었습니다. 800년에 아이슬란드 공장은 약 XNUMX대의 자동차가 연간 배출하는 양의 이산화탄소를 끌어낼 수 있습니다.

그러나 완화 기술 공장과 같이 대기로 진입하는 지점의 이산화탄소는 비교적 잘 발달되어 있습니다. 이러한 기술 중 하나는 연도 가스가 굴뚝을 통과할 때 흡착을 통해 이산화탄소 분자를 차단할 수 있는 금속 유기 프레임워크(MOF)로 알려진 나노 물질과 관련이 있습니다.

"이산화탄소 포획은 순 제로 배출 목표를 달성하는 데 중요합니다."라고 화학 조교수인 Stylianou는 말했습니다. "MOF는 다공성과 구조적 다양성으로 인해 탄소 포집에 대한 많은 가능성을 보여주었지만, MOF를 합성하는 것은 종종 중금속 염 및 독성 용매와 같이 경제적으로나 환경적으로 비용이 많이 드는 시약을 사용하는 것을 의미합니다."

게다가 굴뚝 가스의 물 부분을 다루는 것은 이산화탄소 제거를 상당히 복잡하게 만든다고 그는 말했다. 탄소 포집 잠재력을 보여준 많은 MOF는 습한 조건에서 효율성을 잃었습니다. 연도 가스는 건조될 수 있다고 Stylianou는 말했습니다. 이산화탄소 제거 공정은 산업용으로 사용할 수 없을 정도로 충분합니다.

"그래서 우리는 현재 탄소 포집에 사용되는 재료의 다양한 한계(높은 비용, 낮은 이산화탄소 선택성, 습한 조건에서의 낮은 안정성, 낮은 COXNUMX)를 해결하기 위해 MOF를 고안하려고 했습니다.₂ 수용력”이라고 말했다.

MOF는 리간드로 알려진 유기 "링커" 분자로 둘러싸인 양전하를 띤 금속 이온으로 구성된 결정성 다공성 물질입니다. 금속 이온은 링커의 팔을 묶는 노드를 만들어 케이지처럼 보이는 반복 구조를 형성합니다. 구조는 스펀지와 유사하게 가스를 흡착하는 나노 크기의 기공을 가지고 있습니다.

MOF는 MOF의 속성을 결정하는 다양한 구성 요소로 설계할 수 있으며 가능한 MOF는 수백만 가지라고 Stylianou는 말했습니다. 그 중 거의 100,000개가 화학 연구자에 의해 합성되었으며 또 다른 XNUMX만 개의 특성이 예측되었습니다.

"이 연구에서 우리는 알루미늄과 쉽게 구할 수 있는 리간드인 벤젠-1,2,4,5-테트라카르복실산으로 구성된 MOF를 소개합니다."라고 Stylianou는 말했습니다. “MOF의 합성은 물에서 일어나며 두어 시간 밖에 걸리지 않습니다. 그리고 MOF는 CO와 비슷한 크기의 기공을 가지고 있습니다.₂ 즉, 이산화탄소를 감금할 수 있는 제한된 공간이 있다는 의미입니다.”

MOF는 습한 조건에서 잘 작동하며 질소 산화물이 연도 가스의 성분이기 때문에 중요한 질소보다 이산화탄소를 선호합니다. 그러한 선택성이 없으면 MOF는 잠재적으로 잘못된 분자에 결합할 수 있습니다.

"이 MOF는 습식 연소 후 탄소 포집 애플리케이션을 위한 뛰어난 후보입니다."라고 Stylianou는 말했습니다. "뛰어난 분리 성능으로 비용 효율적이며 유사한 흡수 용량으로 최소 XNUMX회 재생 및 재사용이 가능합니다."

Columbia University, Pacific Northwest National Laboratory 및 Chemspeed Technologies AG of Switzerland의 과학자들과 Oregon State 화학자인 Ryan Loughran, Tara Hurley 및 Andrzej Gładysiak도 이 연구에 참여했습니다.

Oregon State College of Science, OSU 화학과, Brian과 Marilyn Kleiner가 연구를 지원했습니다.