硫掺杂碳纳米管催化单乙醇胺溶液解吸CO2机理的理论研究
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燃料化学学报
- 网络首发时间:2024-06-03 12:23:02
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作者
任莹莹刘均隆成怀刚高阳艳
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单位
山西大学资源与环境工程研究所CO排与资源化利用教育部工程研究中心
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摘要
醇胺法吸收CO2是目前最成熟的碳捕集技术,虽然吸收效率高、稳定性好,但过高的解吸能耗限制其大规模工业推广应用。催化解吸提供了降低CO2解吸能耗的可能性。本文利用基于密度泛函理论(DFT)的量子化学模拟方法,探索了硫掺杂碳纳米管(S-CNTs)催化单乙醇胺(MEA)溶液吸收-解吸CO2反应机理。通过过渡态搜索发现,以S-CNTs为催化剂的解吸过程,决速步骤的反应能垒降低了1.15 kcal/mol。局部态密度分析表明(PDOS),产物氨基甲酸酯吸附质子化胺MEACOO-_MEAH+和吸收中间产物MEA+COO-中的C、N、O原子在CNTS和S-CNTs表面吸附时PDOS差距较大。此外,与未改性CNTs相比,S-CNTS上电荷密度增加,掺杂的硫原子附近碳原子具有明显的电负性。相比于CNTs,吸收中间产物MEA+COO-和吸收产物MEACOO--MEAH+均向S-CNTs转移了更多的电荷,表明更多的电荷转移有利于CO2的释放。本文旨在通过CO2催化解吸机理的研究为催化剂的设计提供一定的理论依据。
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关键词
掺杂调控碳纳米管2机理"name="keyword">催化MEA解吸CO2机理DFT计算