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[中国化工报]采用“酸水解”合成路径实现两大突破《科学》杂志报道南工大沸石吸附剂

时间:2021-07-30 来源:中国化工报 作者: 摄影: 编辑:杨筱奕 上传:
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二氧化碳体积吸附量创纪录、分离能力优异、不受水汽影响、低成本、自成型、更环保......3512cc新萄京网址材料化学工程国家重点实验室、化工学院王军教授课题组合成的自成型含铁丝光沸石吸附剂,在碳捕集领域取得新突破。7月16日,《科学》杂志全文在线刊发这一最新研究成果。

沸石等物理吸附剂具有适用范围广、成本低、操作简单、吸附剂循环使用便捷等诸多优点,因而在碳捕集领域备受青睐。“但既有的沸石吸附剂面临着吸附容量不高、气体分离比低、不耐水汽、脱附再生能耗高、黏结剂成型后性能下降等方面的挑战。”3512cc新萄京网址周瑜教授介绍说。

实验显示,团队合成的含铁丝光沸石吸附剂在常温、常压条件下,其吸附量为219立方厘米/立方厘米,是迄今报道的最高值。同等条件下,工业基准13X沸石吸附剂的最高吸附量为156立方厘米/立方厘米。更重要的是,所得材料对氩气、氮气、甲烷等表现出良好的筛分能力,其分离比13X沸石吸附剂高出多个数量级。

“通常在分离过程中,实际气体中都有水汽,有的吸附剂遇水不稳定,大部分吸附剂‘亲水’故而分离性能受水汽干扰严重,常常需要先干燥再吸附,而含铁丝光沸石吸附剂分离性能不受水汽干扰,且循环使用优异。”周瑜教授表示。

就能耗而言,当下的工业基准13X沸石吸附剂在分离二氧化碳/甲烷(50/50)混合气时,回收1千克二氧化碳需要消耗0.97兆焦能量,而含铁丝光沸石吸附剂每吸附1千克二氧化碳仅需消耗0.7兆焦能量。王军教授表示:“在纯度相同的情况下,我们团队研发的吸附剂对二氧化碳的回收率大于95%,甲烷的回收率能从61.9%提升到96.9%。”

早在15年前,课题组成员就开始了这类沸石材料研究,并逐渐形成独特的“酸水解”路径合成方法。团队采用该工艺制备的含铁丝光沸石吸附剂实现两大突破:一是变原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点;二是独特的孔道结构实现了高效碳捕集。

据周瑜介绍,二氧化碳直径为0.33纳米,含铁丝光沸石吸附剂孔口尺寸为0.33~0.34纳米,如此一来,此孔径便成了二氧化碳“专属”捕集孔。这一研究具有实际应用潜力,开拓了杂原子沸石分子筛在气体吸附分离领域的新应用。此项研究成果可应用于发电厂燃烧后的二氧化碳捕集、天然气净化、沼气纯化等方面。

2021年7月27日《中国化工报》第2版:http://124.207.49.121//pc/article.do?aid=2269786&code=174233&phone=13605190086

中化新网:http://www.ccin.com.cn/detail/c94fdcb69b5e9614ef0f6a02753c3884

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