煙突などからシンプルで安価な炭素捕捉用素材(A simple, cheap material for carbon capture, perhaps from tailpipes)

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2022-08-04 カリフォルニア大学バークレー校(UCB)

化学者たちは、メラミンという安価なポリマー(フォーマイカの主成分)を使って、米国や他の国々が温室効果ガスの排出削減を目指している重要な目標である煙突からの二酸化炭素の回収を、安価で簡単かつエネルギー効率の良い方法で実現しました。
このメラミン材料の合成プロセスは、自動車の排気ガスやその他の移動可能な二酸化炭素発生源からの排出物を捕捉するためにスケールダウンできる可能性があります。
この新素材は、主に既製のメラミン粉末(現在1トン当たり約40ドル)と、ホルムアルデヒド、シアヌル酸(プールに塩素と一緒に入れる化学物質)があれば簡単に作ることができる。
メラミンベースの材料は、ほとんどのMOFよりもはるかに安い原料を使い、作りやすく、エネルギー効率に優れている。

<関連情報>

二酸化炭素捕獲のための原子レベル相互作用設計によるスケーラブルな固体ナノポーラスネットワークの構築 A scalable solid-state nanoporous network with atomic-level interaction design for carbon dioxide capture

Haiyan Mao,Jing Tang,Gregory S. Day,Yucan Peng,Haoze Wang,Xin Xiao,Yufei Yang,Yuanwen Jiang ,Shuo Chen,David M. Halat ,Alicia Lund,Xudong Lv,Wenbo Zhang,Chongqing Yang,Zhou Lin ,Hong-Cai Zhou,Alexander Pines,Yi Cui,Jeffrey A. Reimer
Science Advances  Published:3 Aug 2022
DOI: 10.1126/sciadv.abo6849

Abstract

Carbon capture and sequestration reduces carbon dioxide emissions and is critical in accomplishing carbon neutrality targets. Here, we demonstrate new sustainable, solid-state, polyamine-appended, cyanuric acid–stabilized melamine nanoporous networks (MNNs) via dynamic combinatorial chemistry (DCC) at the kilogram scale toward effective and high-capacity carbon dioxide capture. Polyamine-appended MNNs reaction mechanisms with carbon dioxide were elucidated with double-level DCC where two-dimensional heteronuclear chemical shift correlation nuclear magnetic resonance spectroscopy was performed to demonstrate the interatomic interactions. We distinguished ammonium carbamate pairs and a mix of ammonium carbamate and carbamic acid during carbon dioxide chemisorption. The coordination of polyamine and cyanuric acid modification endows MNNs with high adsorption capacity (1.82 millimoles per gram at 1 bar), fast adsorption time (less than 1 minute), low price, and extraordinary stability to cycling by flue gas. This work creates a general industrialization method toward carbon dioxide capture via DCC atomic-level design strategies.

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