多孔碳结构调控及其在二氧化碳吸附领域的应用
2021-04-21郭庆杰
洁净煤技术 2021年1期
王 秀, 郝 健, 郭庆杰
(省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,宁夏 银川 750021)
0 引 言
近年来,CO2的排放量增加,造成如海平面上升、海洋风暴、全球变暖、气候反常、土地沙漠化等[1]。2020年全球空气中CO2浓度达410×10-6[2]。我国CO2排放量中,42%来源于电力行业燃煤。燃煤在我国未来几十年占主导地位,因此CO2持续排放将是严峻的挑战。目前调节CO2排放最可行的方案是CO2捕集与储存技术,燃煤电厂烟道气中CO2捕集常用方式有吸附法、膜分离法、吸收法和低温液化分离法[3]。吸附法因具有操作简便、能耗低、易于实际应用等优势而受到广泛关注。
目前,沸石、金属有机骨架化合物和炭基吸附材料是常见的CO2吸附材料[4]。其中多孔碳作为吸附材料广泛应用于空气净化、冰箱异味去除、色素吸附等领域。近年来,多孔碳因其原料种类多且廉价、制备工艺简单、吸附能力强、化学性稳定和循环稳定性高等优点[5]受到科研人员的广泛关注[6-7]。使用多孔碳作为吸附剂,CO2吸附主要分为物理吸附和化学吸附,物理吸附可通过调控多孔碳孔隙结构和丰富比表面积来增加吸附位点;化学吸附可改变表面化学性质使表面基团与CO2发生化学反应。在选择制备方法时,可选择物理和化学方法同时进行来增加CO2的物理吸附位点和化学吸附位点,从而提升CO2吸附性能(CO2吸附量、循环稳定性和选择性)。
本文从多孔碳制备方法、孔径结构调控及表面化学性质改性等方面综述了多孔碳制备工艺对材料吸附性能的影响。……
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