京都大學、東京大學和中國江蘇師範大學的研究者們組成的研究團隊，共同開發了一種選擇性地擷取二氧化碳（CO2）分子並將其有效轉化爲有用有機材料的新材料。該成果於2019年9月25日發表在《自然通訊》雜誌上。
圖1. 這種新型的多孔配位聚合體含有螺旋槳狀的分子結構，能夠選擇性地擷取CO2，並將其有效地轉化爲有用的碳材料。 （插圖由Izumi Mindy Takamiya提供）
人類消耗化石燃料導致全球二氧化碳排放量擧升，從而引起了全球暖化和氣候變遷等嚴重問題。解決該類問題的一種辦法是從大氣中擷取和隔離碳，但是目前所有的方法都需要消耗大量的能量。 CO2的低反應性使其難以被有效擷取和轉化。
「我們成功設計了一種對CO2分子具有高親合力的多孔材料，可以將其快速有效地轉化爲有用的有機材料。」 京都大學整合細胞材料科學研究所（iCeMS）的材料化學家大竹研一說道。該材料是一種多孔配位聚合體（PCP，也稱爲MOF-金屬有機骨架），一種由金屬鋅離子組成的骨架。研究人員使用X射線結構分析對該材料進行探測發現，該材料能夠選擇性地擷取CO2分子，且其擷取效率是其他PCP材料的十倍以上。該材料含有一種有機成分，這種成分具有螺旋槳狀的分子結構。當CO2分子靠近該結構時，它們會進行旋轉並重新排列以使CO2得到捕集，進而引起PCP中分支控道的細微變化。這種變化使該PCP充當分子篩，透過大小和形狀識別與篩選分子。 PCP可以重複利用，即使經過10個反應循環，催化效率也未降低。
京都大學材料化學家北川進說：「最綠色環保的碳擷取方法之一是將二氧化碳循環利用並將其製成具有高價值的化學品，例如可用於石油化工和製藥業的環狀碳酸酯。」 擷取碳後，轉換製成的材料可用於製造聚氨酯。聚氨酯具有廣泛的用途，包括用於服裝、家用電器和包裝材料。該研究工作彰顯出多孔配位聚合體在擷取二氧化碳並將其轉化爲有用材料方面的潛力，爲今後碳擷取材料的研究開闢了新道路。
【論文資訊】
題目： Carbon dioxide capture and efficient fixation in a dynamic porous coordination polymer
期刊：Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-019-12414-z
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
