在全球碳排放和环境污染问题日益严重的今天，科学家们正在寻找更绿色、更高效的解决方案。而最近，中南林业科技大学陈介南和邵礼书团队在《Chemosphere》上发表了一项重要研究，展示了一种由木质素衍生的富氧多孔聚合物微球，能够高效捕获二氧化碳（CO₂）和碘蒸气。这项研究不仅提供了一种环境友好的材料，还为碳捕集与封存（CCS）和核能安全领域带来了新的希望。
木质素：被低估的“绿色黄金”
提到木质素，很多人可能感到陌生，但它实际上是自然界中仅次于纤维素的第二大有机物质，广泛存在于植物细胞壁中。简单来说，它是木材“坚固”的秘诀。过去，由于木质素难以降解，很多造纸厂和生物炼制行业将其视为废弃物，通常直接焚烧处理，既浪费又污染环境。但实际上，木质素富含芳香族化合物，可以作为制造高附加值材料的原料。这项研究正是利用了木质素的这一特点，将其转化为高效吸附材料，让它“变废为宝”。
如何用木质素制备新型吸附材料？
研究团队通过特殊的化学方法将木质素解聚，得到了一系列富含氧官能团的芳香酚类化合物。然后，他们利用Friedel-Crafts烷基化反应，让这些分子形成一种具有丰富微孔结构的高交联聚合物（HCPs）。
不同于传统的活性炭或金属有机框架（MOFs），这种HCPs材料不仅具有可调控的孔径和丰富的氧官能团，还表现出了良好的热稳定性和化学稳定性。这意味着它能够在不同环境下长时间保持吸附性能，并且不易降解或失效。
能“吃”CO₂，还能“锁住”碘蒸气
这款木质素基材料的应用潜力巨大，尤其是在碳捕集和核能安全领域。
1. CO₂ 捕集：减少温室气体排放
二氧化碳的排放是全球变暖的主要推动力，如何高效捕集并存储CO₂，一直是科学界的热点问题。研究表明，这款HCPs材料在273K（0°C）时的CO₂ 吸附量可达 64.1 mg/g，并且其CO₂/N₂选择性高达 35.2。
为什么它能如此高效？关键在于它的氧官能团——这些含氧基团能与CO₂分子形成氢键和四极相互作用，使得CO₂ 更容易被吸附，而其他气体如N₂ 则难以进入材料的微孔结构。换句话说，它能更精准地“挑选”CO₂，而不是无差别地吸附所有气体，这在实际工业应用中非常重要。
2. 碘蒸气捕获：提高核能安全性
除了CO₂，这款材料还在碘蒸气吸附方面表现突出。核电站在运行过程中可能释放放射性碘（如¹²⁹I 和¹³¹I），这些物质如果进入空气中，不仅会影响环境，还会对人体健康造成威胁。因此，如何有效捕获碘蒸气，是核能安全管理的一大挑战。
实验结果显示，HCPs材料在 351K（78°C）和1.0 bar 的环境下，能够吸附 192.3 wt% 的碘蒸气。换句话说，它的吸附能力比自身重量还要高出近两倍！这是因为其极性表面可以诱导碘分子极化，从而与孔表面产生静电吸引，使碘更容易被捕获并固定下来。
环保与可持续性：未来应用的无限可能
这项研究不仅在基础科学上有重要突破，更在实际应用中展现了广阔的前景。
1. 绿色可持续材料
相比于传统的化石基吸附剂（如活性炭），这种基于木质素的材料来源广泛、成本低廉、可再生。它的合成过程相对温和，减少了对有毒试剂的依赖，是一种真正的环保吸附剂。
2. 工业碳捕集与封存（CCS）
随着全球各国加强碳中和政策，工业排放的CO₂捕集成为重点。这款材料可以用于燃煤电厂、钢铁厂、化工厂等高排放行业，帮助减少碳足迹，降低环境污染。
3. 核电站安全防护
在核能领域，这种材料可以用于放射性碘的去除，提高核电站的安全性，减少对周围生态环境的影响。未来，它甚至可能被应用于个人防护设备，如用于核事故应急的防护面罩或空气过滤系统。
在这一领域，中新康明已经建立起完善的材料研发与应用体系，并能够提供适用于核能领域的高效吸附剂。我们的产品可广泛应用于核电站的空气净化、废气处理等关键环节，帮助提升核能运行的安全性与环保性。如果您正在寻找高效的CO₂ 吸附剂或放射性碘捕获材料，欢迎与我们联系！我们愿与全球合作伙伴携手，共同推动绿色科技的发展，为环保和可持续发展贡献力量。
返回
