新模型，让CO2无处遁形

材料牛注：西北太平洋国家实验室的科学家们创造并验证了一种计算模型，可以在不制造材料的情况下，预测溶剂的流动性以及捕碳量，使CO₂的搜集变得更加便捷。

对于以煤炭和天然气发电的发电厂，科学家们想要一种能捕获二氧化碳的液体，但是水贫溶剂要想溶解更多的碳，其浓度会稠化到冷蜂蜜的稠度，而寻找更好的溶剂既费力又昂贵。每一种新溶剂的产生需要几个月的时间来创造和更长的时间测试。西北太平洋国家实验室的科学家们发现了一种新的方法，他们创造并验证了一种计算模型，可以用来预测溶剂的流动性以及捕碳量。

主导这项研究的Vanda Glezakou博士说：“我们正在研究如何在短时间内将分子水平的信息与整体性质相连接，并最终转化为实现技术创新和节约实际合成成本的基础创意来源。在试验中运用我们的模型，你更可能获得成功。”

捕获二氧化碳有助于改善我们的空气质量，并可能为化学和燃料生产提供碳源。该团队的计算模型可以在几个小时或几天内表征一个潜在溶剂的属性。

从事该项研究的化学家Roger Rousseau 说：“我们希望降低资本和运营成本。当溶剂粘度较小时，我们可以在较低的温度下通过较小尺寸的设备运行该过程。这些因素有助于减少使用该技术用于发电所产生的影响。”

该小组的想法在今年早些时候已经发表，并把他们转化为实用的规则嵌入在计算模型中。而领导材料设计与合成团队的Phillip K. Koech博士说：“我们经常依靠化学直觉来设计材料，但直觉只能带你到一定程度。我的团队已经合成了用于测试和验证模型的溶剂，运用仿真技术，我们可以在不制造材料的情况下评估材料的性能。”

该模型为不同的碳捕获溶剂提供了明确精准的预测。“建立模型的最大挑战是，没有这类溶剂的粘性模型，我们必须找到真正表明粘度的分子特性，这是项艰巨的工作但是很重要。” Cantu说。

该模型使用一个数学公式来描述在溶剂分子两个不同部分的正电荷分布，带正电的质子分布是粘度的一个关键指标。这些模型将溶剂的原子结构与宏观行为联系起来，可以让科学家们快速筛选溶剂，并为低粘度、贫水溶剂的原子设计打开了大门。化学家们运用从模型中获得的信息，可以专注于最佳溶剂进行后续实验。

该团队为了选择符合标准，流动性好，又能轻松获取大量的二氧化碳的材料，正在使用该模型在一个大型的材料库中进行筛选。

“我们计划采用模型并将其应用到其他溶剂化学领域，并向科学界公开。因为我们是一个国家实验室，我们要解决的问题是国家级别的，比如为未来提供更清洁的能源。”西北太平洋国家实验室项目管理者David Heldebrant博士说。

Glezakou解释道，在这个问题中使用的方法论方法可以扩展到溶剂以外的领域。我们的团队准备运用PNNL跨学科团队的独特方式帮助解决其他科学和技术挑战，我们期待新的挑战。

原文链接：Catching more carbon with less sticky solvents

本文由材料人编辑部杨超提供素材，王飞编译，薛文嘉审核，点我加入材料人编辑部。

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