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新知

科技日报讯 (记者金凤 通讯员朱琳 杨芳)7月19日,记者从南京「jing」工业大学获悉,该校质料化学工程国家重点实验室、化(hua)工学院王军教授课题组携手浙江大学、新加坡国立大学,合成自成型含铁丝光沸石吸附剂,破解了沸石分子筛碳捕集痛点,二氧化碳吸附量创新高〖gao〗,可以更精准地吸附二氧化碳,且性能不受水汽影响。克日,该功效在线刊发于国际著名期刊《科学》上。

沸石作为一种经典的吸附质料,已经普遍应用于石油化工、气体吸附星散等众多领域,具有适用局限广、成本『ben』低、操作简朴、循环「huan」复用便捷等诸多优点,因『yin』而在碳“tan”捕集领域备受青睐。

不外,耐久以来,沸石等吸附剂在碳捕集中存在吸附容量不高〖gao〗、气体星散比低、不耐水汽、脱附再生能耗高、粘结剂成型后性能下降等问题,影响着它们的使用效率。耐久以来,课题组成员一直致力于研究一种新的【de】沸石质料,试图解决这些手艺痛点。

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“我们逐渐探索形成一种怪异的‘酸水解’路径合成方式。这种工艺创制的含铁丝光「guang」沸石吸附剂较之以前有两大突破,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;二是怪异的孔道结构实现了高效碳捕集。”论文第一作者、南京工业大学教授周瑜说。

他先容,团队接纳“酸水解”的合成路径,经由千百次频频优化,并举行性能测试和结构剖析后,获得了一种孔口更小的沸石质料。“二氧化碳直径为0.33纳米,我们的沸石吸附剂孔口尺寸是0.33—0.34纳米,一来可以让二氧化碳进入吸附质料,二来也能阻止甲烷平分子进入,云云一来,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。

实验显示,团队合成的含“han”铁丝光沸石吸附剂在25摄氏度、1个大气压条件下,每立方厘米可以 yi[吸附219立方厘米二氧化碳,是迄今报道的最高值。一致条件下,用于工业的13X沸石吸附剂,每立方厘米吸『xi』附156立方厘米二氧化碳。更主要的是,含铁丝光沸石吸附质料对氩气、氮气、甲烷等显示出优越的筛分能力,其星散比13X沸石吸附剂凌驾多个数目级。

此外,在‘zai’星散历程中,气体中若有水汽,有「you」的吸附剂会遇水不稳固。大部门吸附剂亲水,故而星散性能受水汽滋扰严重,经常需要先干燥再吸附。而课题组合成的吸附剂,星散性‘xing’能不受水汽滋扰,且循环使用效果较好。

“就能耗而言,13X沸石吸附剂在星散二氧化碳和甲烷「wan」的夹杂气时,接纳1公斤二氧化碳需要消耗0.97兆焦能量,而我们的吸附剂每吸附1公斤二氧化碳仅需消耗0.7兆焦能量。”论文的通讯作者、南京工业大学教授王军说,在纯度相同的情形下,课题组合成的吸附剂对二氧化碳的接纳率大于95%,甲烷的接纳率能(neng)从61.9%提升到96.9%。

周瑜示意,这一研究是碳捕集领域的重大突破,具有现实应用潜力,开拓了杂原子沸石分子筛在气体吸附星散领域的新应用。

“碳捕捉是降低二氧『yang』化碳排放、实现星散接纳和综合行使的有用途径,对于实现碳达峰和碳中和目的具有主要意义。”周瑜说,此项研究功效可应用『yong』于发电厂燃烧后的二氧化碳捕{bo}集、自然气净化、沼气纯化等方面。

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