2022年全球CO2排放量达到36.1吉吨，这消耗了剩余碳预算的13-36%，以将升温限制在1.5°C，这意味着我们的允许排放量可能会在两年内耗尽。

直接空气捕获(DAC)技术可以在任何地点直接从大气中提取CO2，​​但其实用性受到较高的能源需求和总体成本的限制。特别是，大多数基于固体吸附剂的系统在潮湿条件下无法正常工作，并且具有较高的再生温度或需要真空条件。

可持续碳捕获水凝胶(SCCH)的设计

为了克服这些挑战，我们开发了可持续碳捕获水凝胶(SCCH)，作为CO2捕获的阶跃材料，具有高吸收率和极低的再生能量(图1)。该研究发表在《纳米快报》杂志上。

与惰性水导致能量密集型热再生的其他吸附剂材料相比，水凝胶中的水具有降低的蒸发热函，这有助于降低再生能量。SCCH由低成本生物质魔芋胶、热响应性纤维素和均匀分散的聚乙烯亚胺(PEI)组成。SCCH的另一个优点是其独特的层次结构。微米级和纳米级孔隙能够实现CO2传输并轻松进入活性胺位点。

预先捕获的水蒸气增强了CO2与PEI的结合，从而在潮湿条件下实现更高的捕获能力(图2，左)。此外，捕获的CO2在低能量供应下释放(图2，右)，只要温度达到~60°C，无需真空即可通过温和的电加热或太阳照射来实现。亲水性水凝胶中水的蒸发焓降低和纤维素的热响应性有助于实现这一点。

我们还强调SCCH的另一个优势，即易于准备。凝胶可以用市售材料制成，溶解在水中，倒入模具中，然后进行冷冻干燥过程。它在环境空气中具有可扩展性和耐用性，有利于实际应用。凭借如此低的再生温度，我们的新型水凝胶可以成为一个改变游戏规则的材料平台，实现更可持续的空气质量管理和DAC技术。

这个故事是ScienceXDialog的一部分，研究人员可以在其中报告他们发表的研究文章的发现。请访问此页面，了解有关ScienceXDialog以及如何参与的信息。