SO2对钙基CO2吸收剂循环煅烧/碳酸化反应的影响

在循环煅烧/碳酸化反应系统中,研究了SO₂对钙基吸收剂CaCO₃捕集CO₂的影响,获得了SO₂对钙基吸收剂碳酸化特性、煅烧特性以及循环稳定性的影响规律,并结合SEM分析结果,从循环煅烧/碳酸化反应角度,分析了可能存在的原因。结果表明,钙基吸收剂吸收CO₂的能力随着循环反应次数的增加逐渐发生衰减,在SO₂影响下,这种衰减会进一步加剧,且衰减程度随着SO₂浓度的增加而增大,经过十次循环后,碳酸化转化率分别为25.5%(0%SO₂)、16.9%(0.1%SO₂)和5.2%(0.2%SO₂)。造成这种衰减加剧的主要原因是反应产生较厚的硫酸化产物层,硫酸化产物层使颗粒表面孔隙发生堵塞,阻碍了CO₂在吸收剂内部的扩散,降低了碳酸化转化率。     

CO2捕集膜分离的Pebax基材料研究进展

膜分离CO₂技术是实现“双碳”目标的关键技术手段之一,而膜材料的性能对膜分离效果具有重要影响.聚醚嵌段聚酰胺(Pebax)对CO₂具有较高的渗透性和选择性,其自身具有高机械强度和良好的化学稳定性,且价廉易得,是一种极具潜力的聚合物气体分离膜材料.本综述介绍了用于CO₂捕集的Pebax基膜材料的特征及其气体分离性能的影响因素,重点概述了Pebax制备工艺优化、促进传递膜、交联和共混四种Pebax超薄复合膜的优化方式,并综述了Pebax基混合基质膜及填料功能化的研究进展.针对目前Pebax基材料存在渗透性和选择性权衡的问题,对Pebax基膜材料未来的优化方向作出了展望.     

Li4SiO4对CO2捕集性能的实验研究

以Li₂CO₃和SiO₂为原料,通过高温固相合成法合成了CO₂捕集剂Li₄SiO₄,并用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所合成的材料在CO₂捕集前后的晶相变化以及微观结构进行了表征。通过热重分析仪(TGA)研究了Li₄SiO₄材料吸附CO₂的性能,并在小型热态实验台架上进行了CO₂热态捕集实验。实验结果表明,Li₄SiO₄对CO₂的捕集性能受Li₄SiO₄合成温度、CO₂的吸附温度以及气体中CO₂含量的影响,在700 ℃下制得的Li₄SiO₄具有最佳的CO₂吸附特性,最大吸附增量可达34%。Li₄SiO₄的吸附能力随着CO₂含量和吸附时间的增加而增加,当CO₂浓度分别为75%、67%、60%时,700 ℃ Li₄SiO₄对CO₂最大吸附量分别可达6.68 mmol/g、3.37 mmol/g、2.02 mmol/g (理论量8.33 mmol/g)。     

非胺类CO2吸收剂的研究进展

针对CO₂所带来的全球气候变化问题,本文综述了可用于捕集CO₂的非胺类吸收剂类型,认为氨基酸盐、氨基酸-碳酸钾体系、离子液体、生物型吸收剂、钙基吸收剂分别具有较高的CO₂循环吸收负荷、低毒性、热稳定性好、较优的生物相容性、钙源易获取的优势,可以弥补胺类吸收剂在吸收-解吸CO₂时腐蚀性强、再生能耗高、对环境产生二次污染等方面的不足。氨基酸盐、氨基酸-碳酸钾体系可应用于具有一定规模的CO₂捕集工业中;离子液体可应用于精准、绿色环保去除CO₂工业中;生物型吸收剂可用于规模小、CO₂浓度低的工业中;钙基吸收剂可运用于CO₂浓度高的工业中。上述吸收剂皆具有一定的工业前景。     

膜接触器 复合有机胺溶液捕集CO2(英文）

本文提出一种基于氨基酸盐的CO₂复合吸收剂,采用膜接触器 复合溶液耦合技术研究了吸收CO₂的性能,并与单一氨基酸盐溶液吸收性能进行了比较,讨论了气液流速等因素对气液出口CO₂浓度、捕集效率和总传质系数的影响,开发了一个阻力层模型预测膜接触器的总传质系数。结果表明：复合溶液的性能明显好于单一氨基酸盐溶液;与单一溶液比较,使用复合溶液,气相出口CO₂浓度较低,液相出口CO₂浓度较高,捕集效率也较高;复合溶液的总传质系数明显高于单一溶液。可以证实,在膜吸收过程中氨基酸盐基复合溶液是一高效的CO₂吸收剂。模型的预测值符合实验值。     

中空纤维致密膜基吸收CO2传质过程

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH,MEA,DEA和TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质通量及传质速率的影响.其中,用2×103mol/m3NaOH作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,其传质效率与膜自然渗透相近.     

两个配位竞争策略制备的镁基金属有机骨架及其选择性CO2捕集

利用配位竞争策略制备了2个镁基金属有机骨架(MOFs)。在酸性条件下,镁离子与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)热分解产生的甲酸原位反应得到三维甲酸镁 MOF：[Mg₃(HCO₂)₆]·DMF (1)。在相同条件下,当加入竞争配体 1,1′∶3′,1″-三联苯-3,3″,5,5″-四甲酸(H₄L)后,甲酸不再参与配位,得到新的三维镁基MOF：[Mg₂(L)(H₂O)₃]·2 H₂O·2CH₃CN·DMF (2)。单晶X射线分析表明,MOF 1具有[Mg₄@Mg2]四面体建筑块,它们形成dia拓扑网络并有一个孔径为0.44 nm的一维孔道。而MOF 2具有独特的[Mg₂]双核簇,与4-连接配体L^4-配位后,形成sra拓扑网络且沿a轴方向存在一个哑铃型孔道,长度为1.42 nm。气体吸附研究发现1具有微孔结构,其表面积为342 m²·g^-1,但2不能保持原有多孔特征。此外,1具有良好的水稳定性且在低压下展现快速吸收的Ⅰ型 CO₂吸附等温线,在 298 K和 2 000 kPa下吸附量达到样品重量的 14.5%。理想吸附溶液理论和吸附热计算表明 1具有良好的选择性CO₂/CH₄捕获能力。     

MgFe0.1Al1.9O4 的合成及其催化乙苯与 CO2 的氧化脱氢反应

 以柠檬酸为络合剂, 采用溶胶-凝胶法制备了具有尖晶石结构的 MgFe_0.1Al_1.9O₄ 催化剂, 并将其用于催化乙苯与 CO₂ 氧化脱氢反应. 运用 X 射线衍射、X 射线能量色散光谱分析、红外光谱、热重-差热、N₂ 吸附-脱附和 H₂ 程序升温还原等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, 在 650 ºC 以上焙烧即可制得结构确定、组成均一的 Mg-Fe-Al-O 复合氧化物催化剂, 其中 Fe 物种主要以同晶取代的形式存在于尖晶石骨架中. 随着焙烧温度的升高, 尖晶石结晶度提高, Fe 物种还原能力下降, 催化剂晶粒度增大, 比表面积降低. 700 ºC 焙烧制备的 MgFe_0.1Al_1.9O₄ 具有较好的催化乙苯与 CO₂ 氧化脱氢反应活性和稳定性.     

配位竞争策略制备的两个镁基金属有机骨架及其选择性CO2捕集

利用配位竞争策略制备了2个镁基金属有机骨架(MOFs)。在酸性条件下,镁离子与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)热分解产生的甲酸原位反应得到三维甲酸镁MOF:[Mg₃(HCO₂)₆]·DMF(1)。在相同条件下,当加入竞争配体1,1′∶3′,1″-三联苯-3,3″,5,5″-四甲酸(H₄L)后,甲酸不再参与配位,得到新的三维镁基MOF:[Mg₂(L)(H₂O)₃]·2H₂O·2CH₃CN·DMF(2)。单晶X射线分析表明,MOF 1具有[Mg₄@Mg2]四面体建筑块,它们形成dia拓扑网络并有一个孔径为0.44 nm的一维孔道。而MOF 2具有独特的[Mg₂]双核簇,与4-连接配体L^4-配位后,形成sra拓扑网络且沿a轴方向存在一个哑铃型孔道,长度为1.42 nm。气体吸附研究发现1具有微孔结构,其表面积为342 m^2<...     

Cu/NiO-V2O5/SiO2催化剂光催化CO2和甲醇合成碳酸二甲酯的研究

采用表面改性法和等体积浸渍法制备了NiO-V₂O₅/SiO₂和Cu/NiO-V₂O₅/SiO₂光催化剂. 用TPR, XRD, UV-Vis DRS, IR和TPD-MS技术对催化剂的结构、吸光性能和化学吸附性能进行了表征, 研究了催化剂上CO₂和甲醇光促表面催化反应的反应性能. 结果表明, 半导体NiO和V₂O₅复合后部分形成了Ni^2＋—O—V^5＋键联, 而且NiO和V₂O₅在催化剂表面有相互修饰作用, NiO的加入有助于提高V₂O₅在载体SiO₂表面的分散程度, 抑制V₂O₅的聚集, 而且金属Cu和NiO的引入扩展了催化剂的光响应范围. 在催化剂表面存在多种活性吸附位, 催化剂对CO₂和甲醇的有效吸附使得其在较低温度下就能促进碳酸二甲酯的紫外光化学合成. 用Cu/NiO-V₂O₅/SiO₂催化剂, 在常压、空速300 h^－1、140 ℃和125 W紫外灯辐照的情况下, CH₃OH的转化率为14.2%, 碳酸二甲酯的选择性可达89.9 %.     

Properties of alkylbenzimidazoles for CO2 and SO2 capture and comparisons to ionic liquids

To date, few reports have been concerned with the physical properties of the liquid phases of imidazoles and benzimidazoles-potential starting materials for a great number of ionic liquids. Prior research has indicated that alkylimidazole solvents exhibit different, and potentially advantageous physical properties, when compared to corresponding imidazolium-based ionic liquids. Given that even the most fundamental physical properties of alkylimidazole solvents have only recently been reported, there is still a lack of data for other relevant imidazole derivatives, including benzimidazoles. In this work, we have synthesized a series of eight 1-n-alkylbenzimidazoles, with chain lengths ranging from ethyl to dodecyl, all of which exist as neat liquids at ambient temperature. Their densities and viscosities have been determined as functions of both temperature and molecular weight. Alkylbenzimidazoles have been found to exhibit viscosities that are more similar to imidazolium-based ILs than alkylimidazoles, owed to a large contribution to viscosity from the presence of a fused ring system. Solubilities of CO2 and SO2, two species of concern in the emission of coal-fired power generation, were determined for selected alkylbenzimidazoles to understand what effects a fused ring system might have on gas solubility. For both gases, alkylbenzimidazoles were determined to experience physical, non-chemically reactive, interactions. The solubility of CO2 in alkylbenzimidazoles is 10%-30% less than observed for corresponding ILs and alkylimidazoles. 1-butylbenzimidazole was found to readily absorb at least 0.333 gram SO2 per gram at low pressure and ambient temperature, which could be readily desorbed under an N2 flush, a behavior more similar to imidazolium-based ILs than alkylimidazoles. Thus, we find that as solvents for gas separations, benzimidazoles share characteristics with both ILs and alkylimidazoles.     

吡啶、CO和SO2在Al2O3/SiO2混合氧化物复合纳米晶上的TPD

程序升温脱附;吡啶、CO和SO2在Al2O3/SiO2混合氧化物复合纳米晶上的TPD     

CaO高温吸附捕集CO2-制备CaO的钙基前驱体材料筛选

价格低廉的CaO材料在高温下能高效吸附捕集CO2气体,被认为是碳减排的有效方法之一．然而,CaO长时间循环碳酸化／煅烧解吸后,其CO2的化学吸附容量下降,稳定性较差,限制了该材料的工业应用．本文采用天然钙源（牡蛎壳和方解石等）和化学试剂（醋酸钙）为钙基前驱材料制备CaO．采用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）和氮气吸附仪等手段对制备的CaO材料进行形貌和物理结构的分析表征;在高温和模拟的烟道气氛条件下（10％C02和90％N2）,采用热重分析仪测量CaO吸附CO2的能力和长时间循环碳酸化／煅烧解吸后的稳定性．我们经过与目前所报道的其他钙基吸附材料进行比较,并结合钙基前驱材料的市场价格,发现CaO（醋酸钙）的CO2吸附能力和稳定性较为理想,醋酸钙在高温烟气捕碳方面具有非常好的应用前景．     

Preparation of biomass-derived phosphorus-doped microporous carbon material and its application in dye adsorption and CO2 capture

Microporous P-doped carbon materials are synthesized by a pyrolysis method using MCM-22 as a template, sucrose as a precursor, and phosphoric acid as phosphorus sources. The results show that the pore structure of the carbon materials can be adjusted by changing the amount of phosphoric acid and template. When the P/C molar ratio is 0.075, the obtained P-doped microporous carbon material shows excellent specific surface area up to 621 m²/g and shows a high adsorption capacity of 199.40 mg/g for crystal violet dye, with a removal rate of 98.9%. When testing the CO₂ adsorption capacity, it was found that the maximum adsorption capacity reached 63 mg/g and remained stable after 10 adsorption and desorption cycles, with excellent cycle stability. The adsorption obeys pseudo-second-order kinetic model, and the adsorption isotherm follows the Langmuir model.     

SO42-/ZrO2和SO42-/Al2O3-ZrO2催化剂上的正戊烷反应

研究了添加Al对SO₄^2-/ZrO₂超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和正戊烷反应性能的影响,考察了活化温度、反应温度、Al含量和载Pt对催化剂活性和选择性的影响.SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的酸强度与SO₄^2-/ZrO₂基本相当,但超强酸位比后者多,未载Pt时正戊烷反应活性和稳定性明显高于后者.负载Pt后,正戊烷异构化选择性和稳定性大大提高,但Pt/SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的反应活性与Pt/SO₄^2-/ZrO₂相近,Al的促进作用不明显.     

Sorbents for the Direct Capture of CO2 from Ambient Air

The urgency to address global climate change induced by greenhouse gas emissions is increasing. In particular, the rise in atmospheric CO₂ levels is generating alarm. Technologies to remove CO₂ from ambient air, or “direct air capture” (DAC), have recently demonstrated that they can contribute to “negative carbon emission.” Recent advances in surface chemistry and material synthesis have resulted in new generations of CO₂ sorbents, which may drive the future of DAC and its large‐scale deployment. This Review describes major types of sorbents designed to capture CO₂ from ambient air and they are categorized by the sorption mechanism: physisorption, chemisorption, and moisture‐swing sorption.     

H2-induced CO adsorption and dissociation over Co/Al2O3 catalyst

The activation of adsorbed CO is an important step in CO hydrogenation. The results from TPSR of pre-adsorbed CO with H2 and syngas suggested that the presence of H2 increased the amount of CO adsorption and accelerated CO dissocia-tion. The H2 was adsorbed first, and activated to form H* over metal sites, then reacted with carbonaceous species. The oxygen species for CO2 formation in the presence of hydrogen was mostly OH*, which reacted with adsorbed CO subsequently via CO*+OH* → CO2*+H*; however, the direct CO dissociation was not excluded in CO hydrogenation. The dissociation of C-O bond in the presence of H2 proceeded by a concerted mechanism, which assisted the Boudourd reaction of adsorbed CO onthe surface via CO*+2H* → CH*+OH*. The formation of the surface species (CH) from adsorbed CO proceeded as indicated with the participation of surface hydrogen, was favored in the initial step of the Fischer-Tropsch synthesis.     

多孔材料的二氧化碳吸附与光催化转化研究进展(英文)

太阳能光催化是CO_2转化和利用的新兴技术,直接利用洁净充足的太阳能将自然界富有的"温室气体"CO_2转化成化学燃料,不仅有利于消除大气温室效应,而且能缓解能源短缺问题,因而成为人们研究的一个重要方向.但目前CO_2的吸附和转换效率还很低,这是太阳能光催化CO_2资源化的最大障碍.高性能光催化剂的设计和合成是这项技术的关键.针对CO_2光还原反应的特异性,理想的光催化材料应该具有以下功能:强的CO_2吸附能力和高的光催化活性.将光催化剂与对CO_2具有高吸附性的多孔材料结合,就可以将CO_2吸附并富集在吸附剂周围的光催化剂表面上以进行催化转化,因此基于高效多孔吸附材料构筑光催化体系成为光催化转化CO_2的重要研究方向之一.CO_2的循环利用包括吸附和转化两方面,高吸附量的多孔材料是获得CO_2高转化效率的前提.本文首先以多孔材料结构参数及性能指标为主线,对无机多孔材料、金属有机框架材料及微孔有机聚合物材料的研究进展及应用前景进行了评述.通过对多孔材料的改性和新型多孔材料的开发,CO_2的吸附能力得到一定的提升,但是仅仅依靠多孔材料的吸附分离,不能实现CO_2中的碳资源循环.在此基础上,本文重点评述了多孔光催化材料在CO_2光催化转化中的最新研究进展.采用多孔材料与光催化剂结合,可增加材料的比表面积,在界面处暴露更多的活性位点,有利于光催化CO_2转化的进行;同时,通过孔结构和基团调控,可以调控光催化剂的反应活性和产物选择性.特别是金属有机框架材料与微孔有机聚合物材料,改变构建单元的官能团和制备技术还可以实现光谱响应范围的调控,提高太阳光的利用率.大量文献对比发现,引入较高CO_2吸附效率的多孔材料构建光催化体系,CO_2光催化转化的效率及产物选择性显著提高.最后,本文对多孔材料在CO_2光催化转化领域的研究现状与亟待解决的问题进行了剖析,提出了下一步可能的研究方向:(1)提高多孔材料自身的稳定性如耐水性能与光/热稳定性;(2)发展光催化材料在多孔载体的微观组装方法,不影响CO_2吸附效率的前提下提高光催化活性;(3)深入研究多孔光催化材料内部与表面的CO_2转化机理,为进一步提高吸附与转化效率提供理论指导.