多孔固体吸附剂的CO2吸附性能研究

杭咏平，李金昊，代钢，贾美林，阿古拉

(内蒙古师范大学 化学与环境科学学院 内蒙古自治区绿色催化重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010022)

众所周知，化石燃料的合理运用可以极大地促进人类社会的发展。近年来，CO2作为化石燃料燃烧的副产品，其排放量在不断攀升[1-2]，从而引起了生态环境问题，如大气温度升高、全球气候变暖等。据最新报道称，2010～2020年是地球温度升高最快的10年。因此，开发高效的CO2捕集和分离技术，有效的降低CO2的排放量已然成为当下研究的热点。常见的CO2捕集方法有物理吸附、化学吸附和膜分离[3-5]。其中，以多孔材料作为固体吸附剂的物理吸附法，由于其具有低能耗、可再生等优点被认为是一种环境友好和经济可行的二氧化碳捕获技术。迄今为止，研究者们将一系列多孔固体吸附剂用于CO2吸附，例如沸石、金属-有机骨架结构材料(MOFs)、多孔聚合物和多孔碳等。其中，多孔碳因其具有高孔隙率、良好的热稳定性和化学稳定性、再生所需能量低等特性被认为是有前途的二氧化碳吸附剂[6-7]。本文对沸石、金属-有机骨架结构材料(MOFs)、多孔聚合物和多孔碳等孔材料在CO2吸附方面的应用进行了详细的概述。

1 沸石分子筛

沸石分子筛是天然或人工合成的结晶铝硅酸盐，其中天然的称为沸石，人工合成的称为分子筛。沸石分子筛比表面积大、孔径均一且含有大量的微孔结构，其孔径大小与普通分子接近，是优良的吸附剂。沸石分子筛对CO2的吸附属于物理吸附，吸附量随温度的升高而快速下降[8-9]。……