天然氣現(xiàn)在已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶，成為人們生活中越來越常見的能源，但是剛開采中的天然氣并不能直接被使用，還需要經(jīng)過復(fù)雜且昂貴的處理程序。現(xiàn)在，萊斯大學(xué)的科研人員研發(fā)出低成本的可吸收雜質(zhì)氣體（即溫室氣體）的碳吸收材料，可大大節(jié)約天然氣生產(chǎn)成本，也許以后天然氣會(huì)更加便宜。

    萊斯大學(xué)的科研人員改進(jìn)了他們的多孔碳材料吸收二氧化碳的能力。該材料來源于未經(jīng)處理的天然瀝青并具有每克4200平米的高表面積。

    萊斯大學(xué)的科學(xué)家們研發(fā)出一種能從普通空氣中提取出溫室氣體的方法，該方法的關(guān)鍵之處在于將普通瀝青變?yōu)槎嗫撞牧蠌亩梢圆东@溫室氣體。

    在這個(gè)月的《Advanced Energy Materials》上，研發(fā)人員們介紹了一種新材料，它可以在高壓下吸收相當(dāng)于自重154%的二氧化碳。原始的天然氣中通常包含2%到10%的二氧化碳和其它雜質(zhì)，在天然氣被使用前我們必須清除這些雜質(zhì)。這樣的清理過程是非常復(fù)雜和昂貴，并且經(jīng)常還需要讓氣體通過有機(jī)胺液體來去除雜質(zhì)，但有機(jī)胺類只能吸收去除相當(dāng)于自重15%的二氧化碳。有機(jī)胺處理還需要耗費(fèi)大量能量以便循環(huán)利用這些液體。

    萊斯大學(xué)的化學(xué)家James Tour認(rèn)為“這是一個(gè)巨大的能阱”，James的實(shí)驗(yàn)室去年剛研發(fā)出一種新技術(shù)，可以把瀝青變?yōu)閳?jiān)硬的海綿狀物質(zhì)。該物質(zhì)可以代替胺類來去除天然氣中的二氧化碳。2015年的初始場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)（天然氣井）井口壓力可能讓瀝青材料在該環(huán)境溫度下吸收相當(dāng)于其自重114%的碳。

    （天然瀝青所衍生的）瀝青的TEM照片表明該結(jié)構(gòu)中存在微孔。在天然氣井的壓力下這些微孔會(huì)吸收二氧化碳。

    Tour認(rèn)為這種新的瀝青吸附劑可以通過兩步法制成，大大減少了制造成本使得該產(chǎn)品更容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

    “我們先以最便宜的方式得到瀝青然后將其變成高比表面材料來吸收二氧化碳，”Tour這樣介紹。“在此之前，我們只能使用那些非現(xiàn)成的且非常昂貴的瀝青。”科研人員們通過加熱普通形式的天然瀝青來消除不需要的有機(jī)分子。之后，在氫氧化鉀中再次加熱20分鐘合成出氧增強(qiáng)的多孔碳材料。每一克該材料具有4200平米表面積，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前的材料。

   SEM照片表明來源于普通的瀝青的碳吸收材料中微孔形貌。

    萊斯大學(xué)所研發(fā)的基于瀝青的多孔碳能在天然氣井的壓力下從氣體中吸收二氧化碳同時(shí)又可以隨著壓力減少釋放二氧化碳。從而在二氧化碳被釋放利用完后，該材料可以立即被重復(fù)利用。

    在新材料的最新測(cè)試中，Tours課題組證明該新吸附劑可以在54個(gè)大氣壓下去除二氧化碳。一個(gè)大氣壓約等于海平面氣壓，而最新測(cè)試中的54個(gè)大氣壓是現(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的大部分天然氣井壓力。