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 采用“酸水解”合成路徑實現兩大突破

　　中化新網訊 二氧化碳體積吸附量創紀錄、分離能力優異、不受水汽影響、低成本、自成型、更環保······南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室、化工學院王軍教授課題組合成的自成型含鐵絲光沸石吸附劑，在碳捕集領域取得新突破。7月16日，《科學》雜志全文在線刊發這一最新研究成果。

　　沸石等物理吸附劑具有適用范圍廣、成本低、操作簡單、吸附劑循環使用便捷等諸多優點，因而在碳捕集領域備受青睞。“但既有的沸石吸附劑面臨著吸附容量不高、氣體分離比低、不耐水汽、脫附再生能耗高、黏結劑成型后性能下降等方面的挑戰。”南京工業大學周瑜教授介紹說。

　　實驗顯示，團隊合成的含鐵絲光沸石吸附劑在常溫、常壓條件下，其吸附量為219立方厘米/立方厘米，是迄今報道的最高值。同等條件下，工業基準13X沸石吸附劑的最高吸附量為156立方厘米/立方厘米。更重要的是，所得材料對氬氣、氮氣、甲烷等表現出良好的篩分能力，其分離比13X沸石吸附劑高出多個數量級。

　　“通常在分離過程中，實際氣體中都有水汽，有的吸附劑遇水不穩定，大部分吸附劑‘親水’故而分離性能受水汽干擾嚴重，常常需要先干燥再吸附，而含鐵絲光沸石吸附劑分離性能不受水汽干擾，且循環使用優異。”周瑜教授表示。

　　就能耗而言，當下的工業基準13X沸石吸附劑在分離二氧化碳/甲烷(50/50)混合氣時，回收1千克二氧化碳需要消耗0.97兆焦能量，而含鐵絲光沸石吸附劑每吸附1千克二氧化碳僅需消耗0.7兆焦能量。王軍教授表示：“在純度相同的情況下，我們團隊研發的吸附劑對二氧化碳的回收率大于95%，甲烷的回收率能從61.9%提升到96.9%。”

　　早在15年前，課題組成員就開始了這類沸石材料研究，并逐漸形成獨特的“酸水解”路徑合成方法。團隊采用該工藝制備的含鐵絲光沸石吸附劑實現兩大突破：一是變原來的粉狀為高機械強度塊狀，省卻了后續成型工藝，具有典型綠色化工特點；二是獨特的孔道結構實現了高效碳捕集。

　　據周瑜介紹，二氧化碳直徑為0.33納米，含鐵絲光沸石吸附劑孔口尺寸為0.33~0.34納米，如此一來，此孔徑便成了二氧化碳“專屬”捕集孔。這一研究具有實際應用潛力，開拓了雜原子沸石分子篩在氣體吸附分離領域的新應用。此項研究成果可應用于發電廠燃燒后的二氧化碳捕集、天然氣凈化、沼氣純化等方面。