面對日益嚴峻的全球暖化問題，捕捉空氣中的二氧化碳（CO2）成為減緩氣候變遷的重要課題。近年來，科學家不斷研發各種二氧化碳捕捉技術，其中一項令人振奮的突破便是來自美國加州大學柏克萊分校化學家團隊開發的新型多孔材料──共價有機框架（COF），它能高效地吸附空氣中的CO2，為減緩全球暖化帶來新的希望。
COF材料的特性與優勢
COF材料擁有六邊形的孔道，內部裝飾了多胺（polyamines）化合物，能夠高效吸附CO2分子。與傳統的捕捉技術不同，COF材料即便在高濕度或污染環境下也不會發生性能劣化，顯示出極高的穩定性與持久性。
由加州大學柏克萊分校的Omar Yaghi教授團隊設計出的COF-999材料，其結構採用了碳－碳和碳－氮雙鍵連接，形成了堅固的化學骨架，能夠在多次的吸附和解吸過程中保持穩定，耐受各種化學污染物。研究發現，僅需200克的COF-999材料，每年便可吸附約20公斤的CO2，這與一棵樹所能吸附的CO2量相當。
由於大氣捕捉的能量需求較高，降低再生能耗是COF材料技術的關鍵。COF-999材料能夠在較低的溫度下進行再生，在60°C（140°F）左右即可釋放所吸附的CO2，並且在100次循環使用後無明顯性能下降，顯示其卓越的穩定性。
COF材料與傳統捕捉技術的比較
傳統的二氧化碳捕捉技術主要針對集中式的排放源，例如火力發電廠的煙道氣體，這些技術在處理高濃度CO2時效果卓越。然而，在低濃度的環境空氣中捕捉CO2卻面臨更大挑戰。相較於煙道氣體，空氣中的CO2濃度僅為426 ppm（百萬分比濃度），因此傳統的捕捉技術難以在此低濃度條件下有效運作。
為了克服傳統技術的局限性，大氣捕捉（Direct Air Capture，DAC）技術成為不可或缺的解決方案。COF材料的出現，為DAC技術帶來新的突破，它能夠在低濃度環境下高效捕捉CO2，並且具有更高的穩定性和低能耗再生優勢。
COF材料的未來展望
COF-999材料的成功開發展示了DAC技術的巨大潛力，尤其是在降低全球大氣CO2濃度方面發揮關鍵作用。隨著技術的進一步優化與規模化應用，COF材料將有望取代傳統的高耗能碳捕捉技術，成為減碳技術中的一個重要組成部分。未來，若能廣泛應用於不同的排放源，並結合地下儲存技術，COF材料有可能幫助人類實現負碳排放的目標。
常見問題QA
A：COF材料和MOF材料都是多孔材料，但兩者在結構和穩定性方面存在差異。MOF材料採用金屬原子與有機配體結合形成的框架結構，而COF材料則採用共價鍵連接的有機分子構成的框架結構。COF材料具有更高的化學穩定性和耐用性，更適合應用於大氣捕捉技術。
A：COF材料的應用前景十分廣闊，除了捕捉CO2外，還可應用於氣體分離、催化、藥物遞送等領域。隨著研究的進展和技術的成熟，COF材料將在各個領域發揮更重要的作用。
A：COF材料技術為減緩全球暖化提供了
相關連結：
siuleeboss – 为您提供一站式的有用AI资讯、食谱和数位教学
Share this content:
