高表面活性 Ca(OH)$_2$ 单层作为 CO$_2$ 捕集材料
材料科学
2018-03-15 v1 介观与纳米尺度物理
化学物理
摘要
化石燃料燃烧产生的温室气体排放对全球变暖有显著贡献，因此设计能够高效捕集 CO 的新型材料可在解决这一挑战中发挥关键作用。在此，我们展示将块体晶体 portlandite 的维度降低可得到一种稳定的单层材料，命名为 portlandene，其在捕集 CO 方面极为有效。基于由第一性原理量子力学计算和力场分子动力学模拟组成的理论分析，我们表明该单层相是稳健的，并且即使在高温下也能保持其稳定性。通过使用空位缺陷对其表面进行缺陷工程，portlandene 的化学活性进一步增强。含缺陷的 portlandene 能够从合成气（CO/CO/H）流中分离 CO 和 CO，但对水蒸气呈惰性。通过考察 portlandene 的电子结构、局域电荷分布和成键轨道，阐明了这种选择性行为及其相关机制。此外，不同于传统的 CO 捕集技术，portlandene 的再生过程不需要高温热处理，因为它可以通过施加温和的外电场释放所捕集的 CO，使得 portlandene 成为适用于燃烧前和燃烧后过程的理想 CO 捕集材料。
引用
@article{arxiv.1711.10531,
title = {Highly surface-active Ca(OH)$_2$ monolayer as a CO$_2$ capture material},
author = {V. Ongun Özçelik and Kai Gong and Claire E. White},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.10531},
year = {2018}
}