南京工業大學供圖
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二氧化碳排放引起的環境問題已經受到全社會的廣泛關注，捕集二氧化碳成為低碳經濟和可持續發展的重要手段，南京工業大學劉曉勤、孫林兵教授課題組研究出一種新型智能吸附劑，能夠實現對二氧化碳的低能耗和可控性捕集，這一成果不久前刊發在國際化學領域頂級期刊《德國應用化學》上。
「工業煙道氣中含有大量的二氧化碳氣體，其大量排放嚴重危害了生態環境，所以在工業上要對二氧化碳進行吸附分離操作，但傳統的吸附劑通常需要在變溫或者變壓的條件下實現其循環使用過程。」研究論文第一作者、南京工業大學化工學院博士生江耀介紹道，變溫或變壓的過程往往能耗較高，不利於低碳經濟和可持續發展。
近年來，利用刺激響應材料作為新型吸附劑用於吸附過程引起了研究人員的極大興趣，但開發能夠同時實現二氧化碳的低能耗和可控性捕集過程的智能吸附劑具有很大的挑戰性。南京工業大學吸附分離技術研究所的劉曉勤教授和孫林兵教授在該領域進行了深入的研究，並取得了突破性的進展。
「光具有環保性、遠程可控性和瞬時性等優異的特性，在目前被認為是一種取之不盡用之不竭的能量，因此光響應性材料受到了越來越多的關注。」孫林兵教授解釋道，光響應材料是指吸收了光的能量後，能夠在分子內或分子間產生化學或物理變化的一類材料。自然界中存在一些具有光響應性的特殊物質，它們在不同波段光的照射下能夠發生結構的變化，伴隨著分子結構和形態的改變，這類材料會表現出某些宏觀性質的變化，如在光刺激下發生形貌、顏色或者折射率的變化等。「如果能夠利用光刺激響應和活性物種之間合理分配，相互協同實現對二氧化碳的可控性捕集，這將是很有意義的。」
基於這個想法，課題組構建了一種光響應金屬-有機框架材料作為載體，「我們首次將一種強吸附活性位，引入到光響應金屬-有機框架材料中，得到一種智能吸附劑，該智能吸附劑能夠通過響應分子與活性位之間的協同作用，實現對二氧化碳的低能耗和可控性捕集，相較於傳統的變溫、變壓吸附過程，大大降低了能耗。」江耀說。
據介紹，該成果不久前刊發在國際化學領域頂級期刊《德國應用化學》上，江耀博士為第一作者，劉曉勤教授和孫林兵教授為通訊作者，該工作得到了國家優秀青年基金和國家自然科學基金等的資助。這一成果為高性能吸附劑的開發提供了新思路，不僅能實現對工業煙道氣中二氧化碳的可控性捕集，友好環境，促進生態文明建設，還可大大降低工業過程中氣體分離的能耗，節約大量的工業成本。
記者 蔡姝雯
通訊員 楊 芳