人类已知的一些最薄的材料可能为科学家遏制全球变暖的影响提供解决方案。这些物质被称为MXene和MBene化合物，只有几个原子厚，是二维的。由于表面积大，这些材料有可能从大气中吸收二氧化碳分子，这可以通过安全地封存二氧化碳来帮助减少气候变化的有害影响。
在10月4日发表在《Chem》杂志上的一篇论文中，加州大学河滨分校教授MihriOzkan和她的合著者解释了MXenes和MBenes在碳捕获技术中的潜力。
“在这次审查中，我们进行了详尽的分析，并提出了在大规模应用中广泛实施这些材料的策略，”加州大学河滨分校伯恩斯工程学院电气与计算机工程系气候行动教授MihriOzkan说。“它们独特的特性使它们成为捕获二氧化碳的绝佳候选者。”
奥兹坎表示，这些二维材料可以被设计为选择性地捕获二氧化碳。它们的主要优点之一是对二氧化碳的高选择性，这可归因于一种称为层间距离工程的过程。此外，这些材料具有机械稳定性，即使在多次碳捕获和释放循环后也能保持其结构完整性。
随着人类造成的二氧化碳排放不断增加，开发碳捕获技术已成为当务之急。据预测，未来十年内，地球气温可能比工业化前水平上升1.5°C，导致恶劣天气事件更加频繁、干旱加剧、农作物歉收、人口迁徙增加和政治不稳定。这些负面影响凸显了迫切需要采取行动遏制碳排放并减轻气候变化的影响。
宾夕法尼亚州费城德雷塞尔大学的科学家在2010年代初期发现了MXene和MBene。MXene是一种无机化合物，由过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物的原子薄层组成。另一方面，MBene是由硼制成的多维过渡金属硼化物。这些化合物是通过化学蚀刻技术生产的，具有重复斜方和六方结构的晶格。
Ozkan解释说，这些材料可以与现有技术结合使用，例如瑞士公司ClimeworkAS开发的技术。这些系统直接从大气中提取二氧化碳并将其封存以安全、长期储存。
奥兹坎表示，在这些化合物用于碳捕获装置之前，需要解决几个技术问题。首先，科学家必须解决大批量生产中与合成相关的挑战相关的瓶颈。大规模制造的其他障碍包括不均匀混合、温度梯度和传热问题等。
不过，这些障碍是可以克服的。
Ozkan表示，自上而下的方法是通过扩大湿法蚀刻方法或开发新方法进行大规模MXene合成的理想选择。
该论文的合著者包括加州大学河滨分校的Kathr