基于Web of Science看全球碳捕集技术趋势

近些年，气候变暖是全球高度关注的主题，其影响已经威胁到生态、粮食及水资源等方面，甚至严重威胁到人类的生存环境。引起全球气候变暖的关键因素是温室气体的排放，二氧化碳减排是控制温室效应、减缓全球变暖的重要研究方向。阻止全球变暖不仅要节能减排，还要开发多种碳捕集技术。

我国作为碳排放出口大国，需要加大碳捕集领域的研究力度。目前，针对碳捕集领域的文献与日俱增，为此我们就近年来该领域的全球产出学术影响力、各国在碳捕集的研究实力进行分析，并对研究热点主题的变化和高影响力论文分布进行总结。

全球论文产出趋势

从碳捕集研究相关文章的发表数量来看，自1983年发表第一篇碳捕集研究论文至2021年7月17日，领域论文发表量在近40年间总体呈增长趋势，尤其在2004年后增速明显。截至目前，全球共发表碳捕集技术相关的科技论文30404篇，最早可以追溯到1983年。从2009年开始，大量的研究机构开始进入碳捕集领域，在2017年达到论文发表高峰，共发表论文3357篇。

文献被引用次数可作为一个重要评价论文质量的考量，被引数值越高即代表影响力越高。从碳捕集研究相关文章的被引次数来看，30404篇文章共被引用832091次，平均单篇被引用27次，有28300篇文章被引用次数在10000次以上。被引用次数的年际变化大致分为3个阶段。第一阶段是1983―2001年，这一阶段没有出现引用次数较多的现象，但其中几个年度的文献平均引用次数还是比较高的。第二阶段在2002―2014年，这一阶段是文献被引次数的高峰期，而且引用次数与发文量呈现正相关关系，平均每篇被引用40次以上的年份分别为2002年、2004―2012年。第三阶段自2015年至今，由于发文时间比较短，所以被引用的次数也相应较低。总体来看，2002―2014年间碳捕集相关文献的学术水平和关注度较高。

图1 碳捕集文献的年度发文数与被引用情况

全球产出学术影响力

InCites分析结果可作为学科规范化的引文影响力指标，即CNCI。CNCI是在各个组织层面（作者、机构、地区等）进行对标分析的理想指标：当CNCI>1，说明其引文影响力已经超过全球平均水平；当CNCI

图2碳捕集文献的年度引文影响力指标

全球论文发表量前10位国家

针对碳捕集领域发文数量的国家进行数据进行分析，结果发现发文数最多的为中国（7546篇），其次为美国（5843篇），第三为英国（2333篇）。从观察论文被引频次来看，美国的碳捕集文献被引频次最高（237771），表明美国在此领域的论文质量最佳。此外，挪威在碳捕集论文的平均被引次数为全球平均水平的2.32倍，被引次数排名前10%的论文百分比排名第一（26.09%），说明在碳捕集领域，挪威论文数量即使不多，但其论文品质优良。

从碳捕集论文发表量前10位国家每年的发文情况来看，从1983―2020年，中国关于碳捕集的发文量逐年增加，持续受到学者的关注与重视，其他国家约在2017年前后在碳捕集领域发文量均有所下降。

表1 碳捕集研究论文数量位居前10位的国家

全球论文发表量前10位的科研机构

在全球范围内，我们对碳捕集文献发表量前10位的科研机构进行了统计，世界上关于碳捕集领域的研究机构主要集中在美国、中国和挪威，其次是西班牙、法国、澳大利亚和英国。从发表文章的数量来看，中国科学院仅次于美国能源部，位居第二位。

图3 碳捕集文献发表量位居前10位国家的年度发文量

美国机构的影响力表现普遍较好，CNCI值均超过2，法国机构的国际合作产出占比最高。在全球论文发表量排名前10位的机构的横向合作论文占比中，挪威科技大学与挪威科技工业研究所表现最为突出。

表2 碳捕集文献发文量前10位的科研机构

全球论文发表量前10位的企业

全球碳捕集领域论文产出前10位的企业均来自能源行业，其中三家来自美国，中国有两家，其次是韩国、荷兰、挪威、法国和英国。韩国电力公司发表的相关论文最多，挪威国家石油公司发表论文的学术影响力最高。在排名前10位的企业中有4家企业的国际合作论文百分比超过40%。

表3 碳捕集文献发文量前10位的企业

近3年在碳捕集领域发文活跃的机构

近3年从全球在碳捕集领域核心机构、首次发表成果机构与不再发表成果的机构情况来看，核心机构前10名中中国占8家，发文量最多（247篇）的机构为中国科学院。近3年中国首次发表成果的机构中，中南大学发文最多（50篇）。

表4 近三年在碳捕集领域的发文活跃机构

全球论文发文量前10位期刊

收录碳捕集领域研究较多的期刊大部分为能源类期刊，其次是材料类期刊。这可能是因为碳捕集研究常以能源为研究载体，自然也引申出了由于能源限制而导致的未来发展权益如何分配等经济发展类问题，因此受到此类期刊关注。

表5 碳捕集文献发文量前10位的收录期刊

碳捕集全球研究前沿

科睿唯安的基础科学指标（ESI）数据库提供了“研究前沿”数据，被称作“研究前沿”的专业领域的办法，它源于科学研究之间存在的某种特定共性，这种共性可能来自实验数据，也可能来自研究方法、概念或假设。持续跟踪全球最重要的学术论文，研究论文被引用的模式及其聚类，特别是成簇高被引论文频繁地被引用的情况，即可视为其研究前沿。

三维石墨烯吸附剂

H2析出反应（HER）可通过光催化和电催化水分解进行，被认为是最有效和最环保的方法。石墨烯因其性能和独特的3D框架结构（分层网络结构、孔分布、比表面积、光吸收能力和导电性）可参与HER，在反应中3D石墨烯的比表面积大和多孔结可助力电子转移和气体产物扩散，可用于高效捕获二氧化碳，且3D石墨烯比粉末相载体易于回收，所以成为碳捕集领域的热点研究。

交联型聚合离子液体吸附剂

通过超交联技术制备的新型的苯并咪唑基超交联聚离子液体，因其聚合物具有较高的比表面积、丰富的微/中孔和离子活性位点，可在温和条件下高效捕集二氧化碳，研究前景广阔。

二氧化碳双相吸收技术

碳捕集可利用双相溶剂，虽然能在很大程度上减少再生能源，但由于稳定性低和成本高束缚了双相溶剂的商业用途。为了打破双相溶剂的技术壁垒，研究人员合成了新型双相溶剂，通过单乙醇胺/1-丙醇水性双相吸收剂进行碳捕集，发现其双相吸收剂吸收速度快、再生能量低，可有效进行碳捕集。

基于生物质的氮掺杂多孔炭吸附剂

固体吸附剂比其他技术拥有更多优点，如易操作、低能耗、不易腐蚀性等，而多孔碳因其低成本、表面化学、制备简单、惰性和疏水性等性能，被认为是固体吸附剂中性能最佳吸附剂之一。

朱葛，硕士毕业于东北石油大学，化学工程与技术专业，科睿唯安（Clarivate，原汤森路透知识产权与科技事业部）企业科技文献部经理，负责中国大陆地区企业市场数据库产品的推广与服务，致力于借助web of science平台相关产品，推动中国研究者加快创新研究步伐。

关键字:   碳捕集 技术