“酸水解”组成途径 一扫而光沸石吸附剂碳捕集痛点
含铁丝光沸石的组成图以及结构示意图以及筛分CO2, Ar, N2和CH4的示意图 南京工业大学供图
沸石作为一种经典的吸附资料，现已广泛使用于石油化工、气体吸附别离等很多范畴，具有适用范围广、成本低、操作简略、循环复用快捷等许多长处，因而在碳捕集范畴备受喜爱。
不过，长期以来，沸石等吸附剂在碳捕会集存在吸附容量不高、气体别离比低、不耐水汽、脱附再生能耗高、粘结剂成型后功能下降等问题，影响着它们的运用功率。长期以来，课题组成员一向致力于研讨一种新的沸石资料，企图处理这些技能痛点。
“咱们逐步探究构成一种共同的‘酸水解’途径组成办法。这种工艺创制的含铁丝光沸石吸附剂较之曾经有两大打破，一是变本来的粉状为高机械强度块状，省却了后续成型工艺，具有典型绿色化工特色;二是共同的孔道结构完成了高效碳捕集。”论文榜首作者、南京工业大学教授周瑜说。
他介绍，团队选用“酸水解”的组成途径，通过千百次重复优化，并进行功能测验和结构解析后，得到了一种孔口更小的沸石资料。“二氧化碳直径为0.33纳米，咱们的沸石吸附剂孔口尺度是0.33—0.34纳米，一来能够让二氧化碳进入吸附资料，二来也能阻挠甲烷等分子进入，如此一来，这个孔口就成了二氧化碳专属的‘捕集孔’，吸附更精准。”周瑜说。
试验显现，团队组成的含铁丝光沸石吸附剂在25摄氏度、1个大气压条件下，每立方厘米能够吸附219立方厘米二氧化碳，是迄今报导的最高值。平等条件下，用于工业的13X沸石吸附剂，每立方厘米吸附156立方厘米二氧化碳。更重要的是，含铁丝光沸石吸附资料对氩气、氮气、甲烷等表现出杰出的筛分才能，其别离比13X沸石吸附剂高出多个数量级。
此外，在别离过程中，气体中若有水汽，有的吸附剂会遇水不稳定。大部分吸附剂亲水，故而别离功能受水汽搅扰严峻，常常需求先枯燥再吸附。而课题组组成的吸附剂，别离功能不受水汽搅扰，且循环运用作用较好。
“就能耗而言，13X沸石吸附剂在别离二氧化碳和甲烷的混合气时，收回1公斤二氧化碳需求耗费0.97兆焦能量，而咱们的吸附剂每吸附1公斤二氧化碳仅需耗费0.7兆焦能量。”论文的通讯作者、南京工业大学教授王军说，在纯度相同的情况下，课题组组成的吸附剂对二氧化碳的收回率大于95%，甲烷的收回率能从61.9%提升到96.9%。
周瑜表明，这一研讨是碳捕集范畴的重大打破，具有实践使用潜力，开辟了杂原子沸石分子筛在气体吸附别离范畴的新使用。
“碳捕获是下降二氧化碳排放、完成别离收回和综合利用的有效途径，关于完成碳达峰和碳中和方针具有重要意义。”周瑜说，此项研讨作用可使用于发电厂焚烧后的二氧化碳捕集、天然气净化、沼气纯化等方面。
