最近日本千叶大学山田康博副教授团队搞出了一种叫“viciazites”的新型碳材料，能给低成本的二氧化碳捕集带来大帮助。他们通过精准控制氮原子在材料中的排列方式，把捕获的二氧化碳释放温度给大大降下来了。山田副教授说，这次研究是想给未来社会做点贡献，利用他们新开发的这种可控结构的材料。这项工作不光能改善二氧化碳的捕集效果，因为表面性质很定制化，还能拿去净化水里的金属离子或者做催化剂。这是资金支持上的项目，是武井科学技术振兴财团还有日本学术振兴会（JSPS）KAKENHI基金JP24K01251和文部科学省“日本材料和纳米技术先进研究基础设施”（ARIM）JPMXP1225JI0008共同资助的成果。JSPS是日本最大的科研资助机构之一。二氧化碳（CO2）排放之前就得拦住它，这是减排的关键办法。虽然捕集CO2技术已经存在很多年了，但因为大多系统太费钱又效率低，所以没怎么普及开来。常见的工业方法是用胺液来洗，得把大量液体烧到100摄氏度以上，把CO2放出来再重复利用溶液。这么高的能源需求把运营成本给推高了，让大规模使用变得特别难。相比之下，固体碳材料便宜且表面积大，更适合做捕集材料。 它们还能用较少的热量把气体释放出来，尤其是当材料里有基于氮的官能团时。传统制造方法就是把这些氮基团随便乱放，没法确定哪种排列能让性能更好。为了攻克这个难关，由千叶大学工程研究生院的山田康博和理学研究生院的大场智纪领导的研究团队开发出了“viciazites”。这些材料特意设计成让氮基团彼此相邻排列。研究发表在《Carbon》杂志上，作者还有近藤晃太先生。 他们弄出了三种不同的viciazites版本，每个版本都有独特的相邻氮配置。要想生出相邻的伯胺基（-NH2基团），他们先加热一种叫稠环芳烃的化合物，接着用溴处理一遍，再用氨气处理。这种三步法达到了76%的选择性。另外两种材料也用了不同的原料生产出来：一种有吡咯氮的是82%，另一种含吡啶氮的是60%。 每种材料都被涂在活性炭纤维上做成样品。研究人员用核磁共振波谱、X射线光电子能谱还有计算建模等技术验证了氮基团的精确位置。这确认了原子是并排排列的而不是随机分布的。 在测试中表现差别明显：带NH2基团和吡咯氮的样品比没处理过的碳纤维多吸收了不少CO2；但含吡啶氮的配置几乎没什么改善。 最让人眼前一亮的发现是释放CO2有多容易。“性能评估显示，带NH2基团的碳材料里吸附的CO2在低于60摄氏度的温度下就能解吸了，”山田博士强调说，“要是把这个特性和工业废热结合起来搞高效捕集，运营成本能降很多。” 吡咯氮材料需要更高的温度来释放CO2，但它的化学结构更强，可能长期更稳定。 这项研究说明咱们可以靠谱地把氮基团按特定相邻模式排列好，给设计改进的碳捕集材料提供了明确策略。 这是武井科学技术振兴财团还有JSPS KAKENHI基金JP24K01251以及文部科学省“日本材料和纳米技术先进研究基础设施”（ARIM）JPMXP1225JI0008共同支持的工作成果。 《IPCC第五次评估报告》就提到过：碳捕获与封存技术是实现深度减排的重要组成部分。 那张由 Gemini Pro 生成的图展示了用胺基官能化的活性炭纤维，胺基都在相邻位置。这种排列提高了关键相互作用的能量效率，所以捕到的CO2能在较低温度下释放出来。