2024.0492二氧化碳固体吸附剂材料改性研究进展.pdf
背景介绍
碳捕集、利用与封存(Carbon capture, utilization and storage,CCUS)是实现“双碳”目标的有效途径,捕集二氧化碳并将其转化为更具经济价值的产品是当前研究热点。二氧化碳固体吸附技术高效简单、综合成本相对较低,具有巨大的应用潜能。但目前还存在吸附性能受环境温度湿度影响较大等问题。因此调研了近几年胺类固体吸附剂、金属有机框架固体吸附剂、碱金属固体吸附剂、沸石类吸附剂等常见的及新型吸附剂最新的改性研究现状并对其改性途径进行分类总结,为二氧化碳固体吸附剂相关工作提供参考。
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文章亮点
1.调研了近几年胺类固体吸附剂、金属有机框架固体吸附剂、碱金属固体吸附剂、沸石类吸附剂等常见的及新型吸附剂最新的改性研究现状;
2.为我国二氧化碳捕集相关工作提供参考,促进二氧化碳捕集技术的发展。
内容介绍
1 吸附性能的研究方法
2 胺类吸附剂
固体胺吸附剂是将胺基官能团负载到固体载体上,胺基与CO2反应生成氨基甲酸酯、氨基甲酸等化合物实现捕集[11]。固体胺吸附剂具有选择性好、吸附量大、结构可控等优点,但吸附剂再生能耗较高[12]。
为了研究负载与载体的相互作用对二氧化碳吸附性能的影响,Guanhe等[13]选择商用载体,使用浸渍法制备了γ-Al2O3和MIL-101(Cr)两种载体的四乙烯五胺(TEPA)吸附剂,对其结构性质进行表征,并在400 μmol/mol CO2的条件下测试温度和湿度对CO2吸附性能的影响。研究结果如图1所示。研究中利用TPD曲线以25℃的解吸温度区分强弱吸附,利用原位FTIR技术推断产生强弱吸附的分子进而推断机理。最后利用TPD曲线和DSC技术研究CO2吸附解吸性能如图2所示。
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接枝法是将胺基通过共价键与载体结合,提高了吸附剂的稳定性,但吸附剂的氧化稳定性有所降低。Yoo等[14]通过接枝法将有氨基硅烷负载于介孔二氧化硅载体上合成一系列氨基硅烷吸附剂,并研究其支链或直链结构对CO2吸附量、热稳定性、氧化稳定性的影响。
3 MOFs类固体吸附剂
研究发现金属-有机框架中的氢化锌位点能够快速捕获CO2,为了提高吸附剂吸附二氧化碳吸附速率及循环吸附稳定性,Rachel等[25]制备了一种具有末端锌氢化物位点的多孔金属-有机框架(ZnH-MFU-4l),首次实现了在高于200°C的温度下可逆地捕获CO2。
4 碱金属类吸附剂
5 沸石类吸附剂
6 其他吸附剂
7 结论
