經過近兩年的不斷科研攻關，近日，浙江農林大學的研二學生陳新杰，在該校的國家木質資源綜合利用工程研究中心實驗室里，創(chuàng)新研發(fā)出一種由綠色可再生原料制成的氣凝膠。該產品可用作于二氧化碳捕捉，不僅低成本、更生態(tài)地吸附空氣中的二氧化碳，而且吸附能力、吸附效率遠遠高于當前其他產品，吸附量可達 6.45mmol/g。
陳新杰介紹，近年來碳中和、碳達峰等概念不斷深入人心，尤其中國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標。這讓自己深刻意識到二氧化碳過度排放給環(huán)境和人類帶來的嚴重危害，也看到了政府在環(huán)保領域的決心和行動。
為了利用自己的研究專長服務碳中和碳達峰戰(zhàn)略，陳新杰于2021年組建了一支由浙農林大木材科學與技術、木材科學與工程、高分子材料與工程等專業(yè)組成的本研結合、跨學科、多層次的融合性團隊。他們在李瑩瑩副教授的指導下對二氧化碳吸附技術進行了研究，重點開展“二氧化碳捕獲的高吸附量木質基纖維素氣凝膠”的研發(fā)與應用。通過兩年的科研攻關，他們成功研發(fā)出一種高效、環(huán)保的二氧化碳吸附材料，希望能夠為保護地球家園作出積極貢獻。
據了解，陳新杰團隊研發(fā)的以纖維素為原材料制成的氣凝膠，其具有低密度、微納米級孔隙結構、高比表面積，也含有表面活性基團，通過環(huán)氧基功能化聚乙烯亞胺，環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性為含氨基的纖維素氣凝膠，可以使該吸附劑比表面積達到 149.5m2/g，在常溫常壓（298K，1bar ）條件下可有效吸附 6.45mmol/g二氧化碳。將吸附劑脫附后可繼續(xù)使用，連續(xù)五次后仍可達到 6.28mmol/g 的二氧化碳吸附量。
“我們產品中的氣凝膠中用了氨基進行改性，然后氨基材料和二氧化碳反應后，會將二氧化碳轉化為鹽，從而達到固碳的目的，后續(xù)可以根據需要，通過解吸的方式，從氣凝膠中提取出來利用。我們的產品只要放在那里就好，有點像棉花，然后里面的材料會吸收空氣中的二氧化碳，吸收好二氧化碳的會儲存在氣凝膠中。因為二氧化碳屬于分子，分子一直在運動的，我們的樣品放在那里，只要空氣中一直存在二氧化碳，那它就能吸收?！标愋陆芙忉屨f。
陳新杰團隊表示，他們研發(fā)的新型二氧化碳吸附材料使用綠色可再生原料的纖維素為基質，在源頭上大大降低了生產成本，同時也為后續(xù)開發(fā)更低成本高吸附的二氧化碳吸附材料奠定基礎。與常規(guī)的聚乙烯亞胺固定吸附劑相比，他們研發(fā)的產品吸附量是其的3.75倍，成本是其的0.26倍；與介孔二氧化硅吸附劑相比，他們研發(fā)的產品吸附量是它的1.5倍，成本卻只有它的0.001倍。
“如果說，現有吸附劑的受吸附量低、成本較高等限制，難以投入市場，那么我們研發(fā)的纖維素氣凝膠吸附劑，剛好可以填補這一空白，并且不對環(huán)境造成二次污染，肯定會有不錯的應用前景?！标愋陆軐υ摽萍籍a品的未來推廣應用充滿了信心。
團隊的相關成果《環(huán)氧功能化聚乙烯亞胺改性環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)纖維素氣凝膠作為二氧化碳捕獲的吸附劑》，目前已經在《碳水化合物的聚合物》（影響因子為10.72）刊物發(fā)表。截止目前，團隊已經累計發(fā)表SCI論文（其中1區(qū)TOP文章4篇）7篇，申請發(fā)明專利4項。
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