【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】在上一期案例中我們向大家介紹了碳基納米多孔結(jié)構(gòu)由于其相對較高的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和低成本批量生產(chǎn)潛力，特別適合作為固體胺二氧化碳捕集系統(tǒng)。通過設(shè)計高孔隙率，可輕松實(shí)現(xiàn)大量胺浸漬，從而高效吸收二氧化碳。

 

　　經(jīng)濟(jì)高效的碳捕集解決方案
 

　　還有一種廣受關(guān)注的節(jié)能型碳捕集解決方案是選用了膜過濾器。如何通過納米多孔單層石墨烯進(jìn)行氣體篩分以實(shí)現(xiàn)分子分離，人們針對這項(xiàng)難題已經(jīng)研究了十多年。近期，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院 (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) 的Kumar Varoon Agrawal教授和他的化學(xué)工程師團(tuán)隊研發(fā)了一種用于碳捕集的高選擇性石墨烯濾膜。這種石墨烯濾膜的碳捕集效率遠(yuǎn)超市場上現(xiàn)有的碳捕集技術(shù)，將每噸二氧化碳的捕集成本降至30美元。
 

　　Agrawal教授的團(tuán)隊設(shè)計的高度可控的合成方法可以在石墨烯單層上實(shí)現(xiàn)高孔隙率和窄孔徑分布 (PSD)。這意味著可以在大小類似的分子之間實(shí)現(xiàn)亞埃級分辨率的分子分離能力：CO2/N2；CO2/CH4；O2/N2。這樣制成的石墨烯膜表現(xiàn)出優(yōu)異的篩分性能，具有較高的CO2和O2滲透性。由此可證，石墨烯膜是一種可量產(chǎn)且節(jié)能的碳捕集材料。
 

　　他們使用拉曼光譜儀對納米多孔單層石墨烯 (N-SLG) 薄膜進(jìn)行了表征，該薄膜是在反應(yīng)器中使用O3處理合成的。雷尼紹inVia共焦顯微拉曼光譜儀具有高靈敏度和快速成像功能，因此能夠?qū){米多孔單層石墨烯薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。拉曼分析結(jié)果顯示ID/ID'比值低于3，這表明大部分缺陷是石墨的邊緣缺陷(如圖)。他們還通過快速拉曼成像測量了ID/IG比值，結(jié)果表明多孔缺陷是在大面積上均勻產(chǎn)生的。
 

　　圖中：通過毫秒級O3氣化，在納米多孔單層石墨烯中精確引入高密度的空位缺陷。(A) 反應(yīng)器設(shè)置示意圖。(B) 反應(yīng)器中的O3脈沖曲線圖。(C) 拉曼光譜分析結(jié)果，顯示了隨著O3劑量的增加N-SLG發(fā)生的變化。
 

　　新材料助力工業(yè)制程脫碳
 

　　工業(yè)制程和化石燃料發(fā)電等行業(yè)的脫碳進(jìn)程刻不容緩，各種新型功能材料的研發(fā)應(yīng)運(yùn)而興。拉曼光譜儀可以幫助研究人員優(yōu)化納米結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。目前針對碳捕集應(yīng)用正在大力研發(fā)各種前景廣闊的技術(shù)，拉曼光譜分析在解決這項(xiàng)難題方面已經(jīng)取得了可觀成績，這讓我們備受鼓舞。