根据结构材料与全球气候,建筑的建造和使用估计占排放量的40%,因此开发现有材料的可持续替代品有助于减缓气候变化和减少二氧化碳排放。
根据发表在《科学》杂志上的一项研究,材料科学家穆罕默德·拉赫曼(Muhammad Rahman)和合作者发现了一种将二氧化碳捕获晶体多孔材料分子融入木材的方法,同时解决了这两个问题细胞报告物理科学.
拉赫曼在一份声明中说:“木材是一种可持续的、可再生的结构材料,我们已经广泛使用。”“我们的工程木材确实比普通未经处理的木材表现出更大的强度。”
为了达到这一目的,赋予木材强度的纤维素纤维网络首先通过去木质素作用被清除。
“木材由三种基本成分组成:纤维素、半纤维素和木质素,”拉赫曼说。“木质素是赋予木材颜色的物质,所以当你把木质素取出时,木材就会变得无色。去除木质素是一个相当简单的过程,包括使用无害环境的物质进行两步化学处理。去除木质素后,我们使用漂白剂或双氧水去除半纤维素。”
然后将去木质素的木材浸泡在含有a微粒的溶液中卡尔加里框架20(CALF-20)有机框架(财政部)。MOFs是一类多孔材料,可以表现出非常高的表面积,具有应用潜力,包括气体存储和分离,以及催化。
“MOF颗粒很容易进入纤维素通道,并通过良好的表面相互作用附着在它们上面,”Rice研究科学家、该研究的主要作者Soumyabrata Roy说。
赖斯说,MOFs是为应对人为气候变化而开发的几种新兴碳捕获技术之一。
拉赫曼说:“目前,还没有生物可降解的、可持续的基底来部署二氧化碳吸附材料。”“我们的mof增强木材是一种适应性强的支撑平台,可在不同的二氧化碳应用中部署吸附剂。”
罗伊说:“许多现有的MOFs在不同的环境条件下不是很稳定。”“有些材料很容易受潮,你不希望在结构材料中出现这种情况。”
CALF-20是由卡尔加里大学George Shimizu教授及其合作者开发的,显示了承诺在各种环境条件下的性能水平和通用性方面。
拉赫曼说:“金属或水泥等结构材料的制造是工业碳排放的一个重要来源。”“就使用的物质和加工副产品而言,我们的工艺更简单、更‘绿色’。
他补充说:“下一步将是确定封存过程,并进行详细的经济分析,以了解这种材料的可扩展性和商业可行性。”
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