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拉曼光譜技術助力碳減排的實現（下）

2024-05-21 09:18:51來源：雷尼紹Renishaw關鍵詞：傳感器閱讀量：15408
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導讀：拉曼光譜技術助力碳減排的實現（下）。

　　、　　在上一期案例中我們向大家介紹了碳基納米多孔結構由于其相對較高的熱穩定性、耐化學性和低成本批量生產潛力，特別適合作為固體胺二氧化碳捕集系統。通過設計高孔隙率，可輕松實現大量胺浸漬，從而高效吸收二氧化碳。
 
　　經濟高效的碳捕集解決方案
 
　　還有一種廣受關注的節能型碳捕集解決方案是選用了膜過濾器。如何通過納米多孔單層石墨烯進行氣體篩分以實現分子分離，人們針對這項難題已經研究了十多年。近期，洛桑聯邦理工學院 (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) 的Kumar Varoon Agrawal教授和他的化學工程師團隊研發了一種用于碳捕集的高選擇性石墨烯濾膜。這種石墨烯濾膜的碳捕集效率遠超市場上現有的碳捕集技術，將每噸二氧化碳的捕集成本降至30美元。
 
　　Agrawal教授的團隊設計的高度可控的合成方法可以在石墨烯單層上實現高孔隙率和窄孔徑分布 (PSD)。這意味著可以在大小類似的分子之間實現亞埃級分辨率的分子分離能力：CO2/N2；CO2/CH4；O2/N2。這樣制成的石墨烯膜表現出優異的篩分性能，具有較高的CO2和O2滲透性。由此可證，石墨烯膜是一種可量產且節能的碳捕集材料。
 
　　他們使用拉曼光譜儀對納米多孔單層石墨烯 (N-SLG) 薄膜進行了表征，該薄膜是在反應器中使用O3處理合成的。雷尼紹inVia共焦顯微拉曼光譜儀具有高靈敏度和快速成像功能，因此能夠對納米多孔單層石墨烯薄膜進行結構表征。拉曼分析結果顯示ID/ID'比值低于3，這表明大部分缺陷是石墨的邊緣缺陷(如圖)。他們還通過快速拉曼成像測量了ID/IG比值，結果表明多孔缺陷是在大面積上均勻產生的。
 
　　圖中：通過毫秒級O3氣化，在納米多孔單層石墨烯中精確引入高密度的空位缺陷。(A) 反應器設置示意圖。(B) 反應器中的O3脈沖曲線圖。(C) 拉曼光譜分析結果，顯示了隨著O3劑量的增加N-SLG發生的變化。
 
　　新材料助力工業制程脫碳
 
　　工業制程和化石燃料發電等行業的脫碳進程刻不容緩，各種新型功能材料的研發應運而興。拉曼光譜儀可以幫助研究人員優化納米結構材料的化學性質和結構。目前針對碳捕集應用正在大力研發各種前景廣闊的技術，拉曼光譜分析在解決這項難題方面已經取得了可觀成績，這讓我們備受鼓舞。
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