二氧化碳捕获、利用和封存（CCUS）被认为是缓解温室气体排放和气候变化的一个有效途径，而二氧化碳捕获对CCUS的整体应用至关重要。尽管液态胺洗涤是一种成熟的碳捕获技术，但由于溶剂加热和水蒸发的能耗以及破坏胺-CO₂键合所需的能源，导致它是一种能源密集型且成本高昂的技术。为了应对这一挑战，科研工作者开发了一种新的吸附性CO₂捕获和分离设计方法，即“分子篮”吸附剂（MBS），无需处理溶剂加热和水蒸发。由固定在纳米多孔材料（如SBA-15）中的聚合物胺（如PEI）组成的固体MBS具有高选择性、快速动力学和良好的再生性的高CO₂捕获能力。因此，MBS可以大大降低能源消耗和碳捕获成本。沸石、活性炭、氧化铝和二氧化硅等传统吸附剂的吸附能力较低，它们对CO₂的吸附需要事先去除水分并冷却废气（～35°C）。相反，MBS的CO₂吸附能力甚至可以通过湿气/蒸汽的存在来提高，并在接近烟气温度（～75°C）时达到最佳性能。近日，宾夕法尼亚州立大学Song Chunshan、Wang Xiaoxing概述了该领域材料开发的研究进展，以及对MBS用于CO₂捕获和从各种气流中分离CO₂的基本理解。

本文要点：

1) 作者首先说明了MBS的概念，然后分析了用于CO₂捕获的MBS性能和中试实验案例。通过各种非原位和原位技术对MBS进行系统表征，对CO₂吸附过程的机理进行系统理解。

2) 此外，该综述对CO₂吸附机制进行系统理解，以促进吸附材料的进一步发展，这些材料具有改进的CO₂吸附能力、吸附和解吸动力学以及循环稳定性。最后，作者对新型吸附剂材料的未来设计和开发以及各种气流（包括烟道气、沼气、空气和氢气流）的CO₂吸附过程进行了展望。

参考文献：

Xiaoxing Wang and Chunshan Song Developing High-Capacity Solid “Molecular Basket” Sorbents for Selective CO₂ Capture and Separation Acc Chem. Res. 2023

DOI: 10.1021/acs.accounts.3c00444

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.3c00444