加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）的研究人员合成了一种名为COF-999的新材料，它可以从空气中捕获二氧化碳，即使经过100次捕获和再生循环，也能保持化学和热稳定性。
COF-999是一种深黄色多孔化合物，可以直接从空气中吸收大量的二氧化碳
随着各国推迟减排行动，直接从空气中去除二氧化碳越来越有可能成为应对气候危机的一种手段。但它既昂贵又耗能，因为尽管二氧化碳已达到危险水平，但它只占大气的0.04%多一点。
为了克服现有碳捕获材料的一些不足，研究人员转向了网状化学的设计原则。他们制作的多孔晶体共价有机框架（COF）经过修饰，在孔内产生多胺，这些多胺与框架共价结合，防止它们在捕获和再生周期中丢失。
加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）网状化学的先驱奥马尔·亚吉（Omar Yaghi）说：“尽管有些材料的容量比我们的高，但它们是不可循环的——它们可能循环多达10次，然后就这样了。”“我们循环了100次，我们没有看到任何性能的退化，然后，通过推断——因为我们没有失去任何容量——你可以看出这种材料将会走很长一段路……成千上万的循环。”
Yaghi指出，COFs比他之前开发的金属有机框架（MOFs）更稳定，MOFs正在试点项目中用于从水泥厂捕获碳。
COF-999的解吸能也低于许多其他材料，在60°C下进行，而其他吸附剂的解吸能超过100°C。Yaghi说，在如此低的温度下，废热——例如来自发电站的废热——可以提供必要的能量。
美国橡树岭国家实验室研究DAC的杰出科学家Radu Custelcean说：“虽然（这种）COF材料的DAC性能参数，如循环二氧化碳容量、二氧化碳吸收率、再生能量和温度都相对较好，但与其他DAC吸收剂（如水性氨基酸）相比，它们并不显著。”
然而，Yaghi说，他的研究生周子辉（音译）已经通过修改材料，在实验室条件下将COF-999的捕获能力提高了近一倍。
根据目前报道的COF吸收二氧化碳的能力，一个每年捕获100万吨天然气的工厂将需要近5万吨二氧化碳。雄心勃勃的减排战略要求在2030年至2050年间每年建造多达1500座这样的核电站。
“这种化学反应没有什么奇特之处。这是基本的有机化学……许多成分被用于工业，并扩大到数吨的数量。所以我一点也不担心，”雅吉说。但他已经开始关注一种更环保的生产方式。
COF-999很容易合成
目前的合成方法包括使用二氯苯和丁醇等溶剂，然后用甲醇进行多次洗涤循环。Custelcean说：“在大规模应用DAC之前，需要开发出更高效、可扩展和更环保的COFs合成路线。”
Yaghi成立了一家初创公司，以确保化学反应可以“以可循环的方式进行，这样我们就不会产生任何废物，而且成分是由无害的产品制成的”。然而，“一开始，由于形势的紧迫性，我们必须利用现有的资源。”不过，他强调，COF本身并不是不稳定的，并且乐观地认为，它的寿命将以年为单位来衡量。
其他研究人员指出，COF-999还没有经过一个过程的测试。宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的化学工程师、能源政策专家詹妮弗·威尔科克斯（Jennifer Wilcox）说，虽然“开发出二氧化碳排放能力增强的新材料总是令人兴奋……但这项研究只考虑了材料的特性，而忽略了诸如工程性能等方面的因素。”最终的成功不仅取决于容量，还取决于捕获的动力学以及最终的资本和运营成本，这些只有在将工程应用于化学之后才能估计出来。”
Angeli Mehta是一名自由科学作家，拥有研究博士学位
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