聚合物中间层增强三相直接空气捕获中CO?传输的机理研究

《RSC Applied Polymers》：Reservoir-Mode CO? Transport Through a Polymer Interlayer Enhances Direct Air CaptureOpen Access

　　

二氧化碳（CO?）的直接空气捕获（DAC）受限于大气CO?浓度下缓慢的气体-吸附剂传质过程，这限制了低碳去除技术的效率。在此，我们研究了聚合物层在三相DAC系统中的作用，该系统由空气、水相肌氨酸吸收剂和具有不同端基浓度与化学性质的聚二甲基硅氧烷（PDMS）中间层组成，其中CO?的传输与转化以被动扩散驱动。通过分析水相中CO?吸收的动力学，我们证明PDMS层的CO?溶解度和厚度均强烈影响CO?在层中的传输，从而为耦合传输与吸收过程提供了机理层面的认识。具有高CO?溶解度的厚PDMS层通过局部CO?相对于大气水平的预浓缩增强了CO?通量并降低了界面阻力，优于在没有该层的两相DAC系统中观察到的CO?吸收动力学。相比之下，薄PDMS层无法维持相当的CO?富集，且与两相DAC系统相比表现出更慢的吸收动力学。为了将这些性能趋势与分子尺度行为联系起来，我们以全原子分子动力学模拟对实验进行了补充，模拟对象为空气/PDMS/水相系统，这使我们能够解析自由能景观，从而揭示聚合物层厚度对CO?在不同相间结构组织和传输的影响。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版。

2026

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