New chemistry for enhanced carbon capture: beyond ammonium carbamates.
New chemistry for enhanced carbon capture: beyond ammonium carbamates.
复制标题
增强碳捕获的新化学物质：超越氨基甲酸铵。
DOI：
10.1039/d0sc06059c
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发表时间：
2020-12-07
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Milner PJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Forse AC;Milner PJ
碳捕获和封存对于解决社会面临的最大问题之一是必要的：人为二氧化碳（CO2）排放导致的全球气候变化。尽管存在这一迫切需求，我们仍然依靠百年历史的技术——水胺洗涤器——选择性地去除排放流中的二氧化碳。胺洗涤器之所以有效，是因为它们对二氧化碳具有精细的化学选择性，形成氨基甲酸铵和碳酸氢盐，但也存在一些不可避免的局限性。从这个角度来看，我们强调需要通过超越传统氨基甲酸铵形成的新化学方法来捕获二氧化碳。特别是，我们展示了离子液体和金属有机骨架吸附剂如何产生不利于水性胺的捕获产物，包括氨基甲酸、氨基甲酸酯-氨基甲酸加合物、金属碳酸氢盐、碳酸烷基酯和碳酸。这些新的二氧化碳结合模式可能具有更高的吸附能力和更低的再生能量等优点，但还需要进行更多的研究来充分探索它们在实际应用中的效用。总的来说，我们概述了将新的二氧化碳捕获化学设计成下一代技术所涉及的独特挑战和机遇。需要新的碳捕获和封存途径来应对人为二氧化碳排放量上升的挑战。
Carbon capture and sequestration is necessary to tackle one of the biggest problems facing society: global climate change resulting from anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions. Despite this pressing need, we still rely on century-old technology—aqueous amine scrubbers—to selectively remove CO2 from emission streams. Amine scrubbers are effective due to their exquisite chemoselectivity towards CO2 to form ammonium carbamates and (bi)carbonates, but suffer from several unavoidable limitations. In this perspective, we highlight the need for CO2 capture via new chemistry that goes beyond the traditional formation of ammonium carbamates. In particular, we demonstrate how ionic liquid and metal–organic framework sorbents can give rise to capture products that are not favourable for aqueous amines, including carbamic acids, carbamate–carbamic acid adducts, metal bicarbonates, alkyl carbonates, and carbonic acids. These new CO2 binding modes may offer advantages including higher sorption capacities and lower regeneration energies, though additional research is needed to fully explore their utility for practical applications. Overall, we outline the unique challenges and opportunities involved in engineering new CO2 capture chemistry into next-generation technologies. New pathways for carbon capture and sequestration are needed to tackle the challenge of rising anthropogenic carbon dioxide emissions.
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