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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
多孔固相吸附材料捕集低浓度CO2研究进展
  • Title

    Research progress on low-concentration CO2 capture by poroussolid-phase adsorption materials

  • 作者

    潘鹏云赵博熊峰李浙飞崔国凯柯权力卢晗锋

  • Author

    PAN Pengyun;ZHAO Bo;XIONG Feng;LI Zhefei;CUI Guokai;KE Quanli;LU Hanfeng

  • 单位

    浙江工业大学化学工程学院催化反应工程研究所浙江德创环保科技股份有限公司

  • Organization
    Institute of Catalytic Reaction Engineering, College of Chemical Engineering, Zhejiang University ofTechnology
    Zhejiang TUNA EnvironmentalScience & Technology Co., Ltd.
  • 摘要
    为了缓解日益严重的全球变暖问题,实现碳中和目标,CO2的捕集利用与封存(CCUS)技术作为其中一个重要突破方向而受到广泛关注。 高性能的吸附分离技术是实现 CCUS 技术的关键。 对于目前排放量最大同时也是最难处理的低浓度 CO2(例如空气中的 CO2直接捕获),综合考虑捕集能耗、成本等因素,固相变压吸附捕集相比化学吸收、膜分离等技术更具优势,其中适宜的固相吸附材料选择十分重要。 本文综述了现阶段几种主要的 CO2固体多孔吸附材料,包括碳材料、金属有机框架(MOFs)、分子筛、胺改性固体多孔材料、聚离子液体等,阐述其在 CO2捕集过程中的相关研究进展和现阶段存在的问题,并对碳捕集后续工业应用进行简单介绍,最后指出目前低浓度 CO2捕集技术面临的吸附剂再生及扩散问题,并对捕集后的 CO2转化再利用过程进行前景展望。
  • Abstract
    To alleviate the increasingly severe global warming problem and achieve carbon neutralitygoals, the carbon capture, utilization, and storage (CCUS) technology has attracted widespread atten⁃tion as an important breakthrough direction. High-performance adsorption separation technology is thekey to the implementation of CCUS technology. For the currently largest and most difficult-to-handlelow-concentration CO2 emission, such as direct capture of CO2 from air, considering factors such ascapture energy consumption and cost, pressure swing adsorption has obvious advantages over chemicalabsorption, membrane separation, or other technologies. The selection of suitable adsorption materialsis crucial. This article reviews several main types of CO2 solid porous adsorbents at present stage, inclu⁃ding carbon materials, metal-organic frameworks (MOFs), molecular sieves, amine-modified solidporous materials, and polyionic liquids, expounds their related research progress and existing problemsin CO2 capture process, and briefly introduces the subsequent industrial applications. The issues forcurrent low concentration CO2 capture technologies to be addressed are associated with the adsorbent re⁃generation and diffusion problems and the prospects for the conversion and reuse process ofcaptured CO2.
  • 关键词

    多孔材料 二氧化碳捕集 温室气体

  • KeyWords

    Porous materials; Carbon capture; Greenhouse gas

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金(22208300);绍兴市科技计划项目—产业关键技术攻关计划(2022B41007);浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划(2023C03127);浙江省自然科学基金(LZ21E080001,LQ23B060007)
  • 文章目录

    0 引 言
    1 碳材料
    1.1 活性炭
    1.2 石墨烯
    2 分子筛
    2.1 离子交换
    2.2 同晶替换
    2.3 疏水性外壳
    3 MOFs、COFs
    3.1 MOFs中不同金属及有机配体
    3.2 MOFs不同材料改性
    3.3 COFs
    4 胺改性固体多孔材料
    4.1 浸渍法
    4.2 嫁接法
    5 离子液体
    5.1 多孔材料上的离子液体负载
    5.2 超交联/聚离子液体
    6 碳捕集后的应用状况
    7 总结与展望

  • DOI
  • 引用格式
    潘鹏云, 赵博, 熊峰, 等. 多孔固相吸附材料捕集低浓度 CO2研究进展[J]. 能源环境保护, 2023, 37(3):50-63.
  • Citation
    PAN Pengyun, ZHAO Bo, XIONG Feng, et al. Research progress on low-concentration CO2 capture by poroussolid-phase adsorption materials[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(3): 50-63.
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