二氧化碳吸附材料研究新进展
二氧化碳捕集与利用技术的进展
二氧化碳捕集与利用技术的进展在全球气候变化的大背景下，二氧化碳（CO₂）的排放问题日益受到关注。
为了实现可持续发展和减少温室气体对环境的影响，二氧化碳捕集与利用（CCU）技术应运而生，并在近年来取得了显著的进展。
二氧化碳捕集技术是将工业过程中产生的二氧化碳进行收集和分离的过程。
目前，主要的二氧化碳捕集方法包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法和低温分离法等。
化学吸收法是较为成熟和广泛应用的技术之一。
它通常使用胺类溶液作为吸收剂，与二氧化碳发生化学反应，将其从混合气中吸收下来。
然后，通过加热等方式使吸收剂再生，释放出高浓度的二氧化碳。
这种方法在燃煤电厂等大型排放源的捕集中具有一定的优势，但也存在着能耗较高、吸收剂易损耗等问题。
物理吸附法依靠吸附剂对二氧化碳的物理吸附作用来实现捕集。
常见的吸附剂有活性炭、沸石等。
物理吸附法的优点是能耗相对较低，但吸附容量有限，且对二氧化碳的选择性不如化学吸收法。
膜分离法是利用具有特殊选择性的膜材料，让二氧化碳优先透过膜而实现分离。
膜分离技术具有设备简单、操作方便等优点，但目前膜的性能和稳定性还有待进一步提高。
低温分离法则是通过降低温度，使二氧化碳液化或固化，从而与其他气体分离。
这种方法适用于高浓度二氧化碳气源，但能耗较大。
在二氧化碳利用方面，也有许多令人瞩目的进展。
其中，将二氧化碳转化为化学品是一个重要的研究方向。
例如，通过催化反应，可以将二氧化碳转化为甲醇、甲酸等有机化合物。
甲醇是一种重要的化工原料，可用于生产甲醛、醋酸等产品。
此外，二氧化碳还可以用于合成碳酸酯、聚碳酸酯等高分子材料。
将二氧化碳用于提高石油采收率（EOR）也是一种常见的利用方式。
将二氧化碳注入油藏，可以降低原油的黏度，增加其流动性，从而提高采收率。
同时，二氧化碳在油藏中被长期封存，实现了减排和增产的双重效益。
另外，二氧化碳还可以用于农业领域。
例如，在温室大棚中适量增加二氧化碳浓度，可以促进植物的光合作用，提高农作物的产量。
二氧化碳捕捉材料的研究进展
炭
加
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Ｃ Ａ Ｒ Ｃ ＳＩＧ＆Ｃ ＭＰ Ｅ Ｅ ＳＶ ＴＬＺ ＴＯ Ｏ ＬＰ Ｏ ＥＳＮ Ｏ Ｒ Ｈ Ｎ ＩＥＵ ＩＩＡ ＩＮ
二 氧 化 碳 捕 捉 材 料 的研 究进 展
刘仁 生 ，曹晨 忠 ，赵 兵 ，许 树锋
（ 安矿业 （ 团 ） 限责任公 司 ，山西 长 治 ０ ６０ ） 潞 集 有 ４ ２４ 摘 要 ：介 绍 了 当前二氧 化碳 的捕 捉材料及 方法 ，主要包 括溶 液吸 附剂 、碱 性金属 化合 物、
２ １ 第 ３期 ０ ０年
刘仁 生 ，等 ：二氧化 碳捕 捉材 料 的研 究进 展
４ ７
（ ）活性 炭是 一种 最 常见 的黑 色大 比表 面积 １ 的孔性 吸 附剂 ，其 主要 成 分 为无 定 型碳 ，还 有 少
碳 。而 目前通 用 的吸 附材料 在 同等 条件 下 的储 藏
量 不过 ２ ０ ｉ ，这 种 新 型 材 料 可 以 安 放 在 汽 车 ０ ｎ
较好 的吸附能力 ，尤 其是氧 化铝 ，当加入 碱金 属
有毒 、捕捉效率低 、原材料稀 缺 、能耗 高。所 以 ， 新型碳捕捉材料的开发成为研究的重点 。
１ 目前 碳捕捉 材料研 究开发取得 的成果
１ １ 溶 液 吸 附 ．
（ Ｌ 如 ｉ Ｏ、Ｋ Ｏ、Ｎ ，它在 高温下 的吸附能 力 ａＯ） 较 物理 吸附剂可 大大提 高 ；二是 碱性 金属 盐 ，如 碳 酸钙 、硅 酸盐 、硅酸 锂 、锆 酸 锂 ；三是水 滑石
体之一 ，同时也 是 一种 潜 在 的碳 资源 ，Ｃ ， 为 Ｏ作 化工原料 、致 冷 剂 、油 田增 产 剂 、惰 性 介质 、溶
二氧化碳吸收实验报告
二氧化碳吸收实验报告二氧化碳吸收实验报告引言：二氧化碳是一种重要的温室气体，它的排放是导致全球气候变暖的主要原因之一。
为了减少二氧化碳的排放，许多科学家和研究人员致力于寻找有效的二氧化碳吸收方法。
本实验旨在探究不同材料对二氧化碳吸收的效果，并评估其吸收能力及可行性。
实验过程：1. 实验材料准备：我们选择了三种常见的材料作为实验样本：活性炭、氧化铁和纳米孔材料。
这些材料都具有一定的吸附能力，有望在二氧化碳吸收中发挥作用。
2. 实验装置搭建：我们使用了一套自制的实验装置，包括一个二氧化碳气源、一个装有样本的吸附罐和一个二氧化碳浓度测量仪。
吸附罐中的样本与二氧化碳气体接触，通过测量浓度变化来评估吸附效果。
3. 实验操作：首先，我们将吸附罐中的样本与二氧化碳气体充分接触，使其吸附二氧化碳。
然后，使用浓度测量仪测量吸附后的二氧化碳浓度，并记录下来。
重复以上步骤，以获得准确的数据。
实验结果：通过多次实验，我们得到了以下结果：1. 活性炭吸附效果较好：活性炭是一种多孔材料，具有较大的比表面积，因此具有较好的吸附能力。
在实验中，我们发现活性炭对二氧化碳的吸附效果较好，能够有效地降低二氧化碳的浓度。
2. 氧化铁表现出一定的吸附能力：氧化铁是一种常见的吸附材料，它与二氧化碳之间存在一定的相互作用力。
实验结果显示，氧化铁对二氧化碳的吸附效果较活性炭略逊一筹，但仍具有一定的吸附能力。
3. 纳米孔材料吸附效果有待改进：纳米孔材料是一种新型的吸附材料，具有微小的孔隙结构，有望提高吸附效果。
然而，在我们的实验中，纳米孔材料对二氧化碳的吸附效果较差，需要进一步改进和优化。
讨论与结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 活性炭是一种较为理想的二氧化碳吸附材料，具有较好的吸附效果和可行性。
2. 氧化铁虽然吸附效果稍逊于活性炭，但仍具备一定的吸附能力，值得进一步研究和应用。
3. 纳米孔材料在二氧化碳吸附方面表现不佳，需要进一步改进和优化。
《二氧化碳捕集吸收研究报告》
《二氧化碳捕集吸收研究报告》一、二氧化碳捕集吸收技术现状（一）主流捕集技术1. 胺类吸收技术胺类吸收技术是目前可用于低浓度烟气最为成熟的燃烧后捕获技术。
该技术使用氨水或有机胺吸收 CO2，发生化学反应生成盐类。
例如，以一乙醇胺 MEA 作为吸收剂具有吸收效果好、成本低、吸收剂可循环使用并且产品纯度较高的特点，其脱碳效率可超过 90%。
目前 MEA 吸收剂被广泛用于中试和工业示范性装置中，但也存在运行能耗太高、吸收剂损耗过大等问题。
混合胺结合了不同单一胺类的优点，能较好满足高吸收速率、高吸收容量和低能耗的要求，如混合胺型吸收剂更为成熟，短期内进行工业化应用更具优势。
2. 低温蒸馏技术低温蒸馏技术是将混合气体经加压和冷却后，通过蒸馏分离出其中的 CO2。
该技术适用于高浓度烟气，通常和胺法搭配使用。
它在较高的操作压力下进行，不适用于尾气中 CO2 的分离。
溶剂的再生通过降压实现，所需再生能量相对较少。
典型物理吸收法包含冷法和热法两种技术，热法以聚乙二醇二甲醚溶剂吸收法为代表。
3. 整体煤气化联合循环（IGCC）和富氧燃烧技术（OEC）整体煤气化联合循环（IGCC）和富氧燃烧技术（OEC）分别为燃烧前和燃烧中的捕获技术。
燃烧前捕集主要运用于 IGCC 系统中，将煤高压富氧气化变成煤气，再经过水煤气变换后将产生 CO2 和氢气，气体压力和 CO2 浓度都很高，将很容易对 CO2 进行捕集。
富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中大比例的氮气脱除，直接采用高浓度的氧气与抽回的部分烟气的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的 CO2 气体，可以直接进行处理和封存。
然而，这两种技术需对既有生产装置和系统进行大幅改造，成本投入巨大，一般适用于新建工厂。
（二）二氧化碳捕集技术分类1. 吸收捕集技术吸收捕集技术是利用特定溶剂从混合气流中分离出二氧化碳，包括饱和吸收和后处理吸收。
饱和吸收是将气体通入无水的吸收剂中，在达到饱和后继续通过吸收剂将其中的二氧化碳捕集和集中。
层状金属氧化物用于二氧化碳吸附及其催化加氢转化的研究进展
合方式合成的材料进行了研究，其中，静电自组装 法合成的LDO/氧化石墨烯(LDO-NS/GO )复合材料， 方镁石中的Mg被Al替代或者八面体水镁石中A1原 子的空缺导致活性物质M g-O键出现，从而展现出优 于纯类水滑石材料的CO?吸附性能。通过对其合成 条件、吸附条件、CO?吸附性能、热稳定性、再生循环
Abstract： In this paper, the application of layered metal oxide (LDO) in CO2 adsorption and catalytic hydrogenation was reviewed, and its advantages and possible problems were discussed. It is found that LDO has abundant pore structure and adjustable alkaline sites on the surface, which enhances the adsorption capacity of CO2. Meanwhile, its special layered structure can promote the uniform dispersion and interaction of active metals, which improves the catalytic activity of CO2 hydrogenation. Based on its precursor layered double hydroxides (LDHs) with adjustable chemical composition, intercalated anion exchangeability and thermal stability, and by selecting preparation methods and controlling reaction conditions, the catalytic materials with stronger CO2 adsorption capacity and higher hydrogenation activity can be obtained. However, most of the existing studies are limited to the adsorption of CO2 by LDO, and the hydrogenation products are also relatively single. In the future work, LDO materials can be further studied in order to combine the adsorption, activation and hydrogenation of CO2 to obtain more abundant target products.
ZIF-8-壳聚糖复合材料的制备及其二氧化碳吸附性能研究
ZIF-8-壳聚糖复合材料的制备及其二氧化碳吸附性能研究ZIF-8/壳聚糖复合材料的制备及其二氧化碳吸附性能研究摘要：近年来，随着全球气候变化的严重性日益凸显，二氧化碳的排放问题逐渐引起了广泛关注。
探索高效吸附二氧化碳的材料成为了一项重要的研究方向。
本研究以ZIF-8（金属有机骨架材料）和壳聚糖为基础，通过水热法制备出了ZIF-8/壳聚糖复合材料，并对其二氧化碳吸附性能进行了研究。
正文：一、引言二氧化碳是导致全球气候变暖的主要原因之一，其大量排放对地球造成严重影响。
因此，寻找高效吸附二氧化碳的材料成为了研究的热点之一。
ZIF-8作为一种有望应用于二氧化碳捕获和储存的材料，具有优异的吸附性能和化学稳定性。
然而，由于其自身亲水性较强，ZIF-8在吸附水分子时容易失去吸附二氧化碳的能力。
所以，为了进一步提高ZIF-8材料的吸附能力，本研究引入了壳聚糖，以期改善ZIF-8的亲水性。
二、材料和方法1. 实验材料ZIF-8的合成中使用了C6H12N4O4和Zn(NO3)2·6H2O作为前体材料，而壳聚糖作为复合材料的载体。
2. 实验方法（1）制备ZIF-8/壳聚糖复合材料首先，将壳聚糖溶解于乙醇中，并搅拌均匀。
将合成好的ZIF-8悬浮液加入到壳聚糖溶液中，并继续搅拌。
随后，将混合物用超声处理2小时，将悬浮液离心，收集沉淀物后，在110℃下干燥24小时，最终制备得到ZIF-8/壳聚糖复合材料。
（2）表征分析使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对所制备的复合材料进行表征。
（3）二氧化碳吸附性能测试使用质量法测定ZIF-8/壳聚糖复合材料对二氧化碳的吸附性能。
将一定质量的复合材料置于密闭容器中，然后将容器暴露于一定浓度的二氧化碳气体中。
根据样品前后的质量差异计算出吸附率。
三、结果和讨论通过SEM和TEM观察复合材料的结构，发现ZIF-8颗粒均匀分布在壳聚糖基质中，并且复合材料具有较大的比表面积。
二氧化碳吸附技术
二氧化碳吸附技术摘要：一、引言二、二氧化碳吸附技术的研究背景和意义三、二氧化碳吸附技术的原理和方法四、二氧化碳吸附技术的应用案例五、二氧化碳吸附技术的发展趋势和展望六、结论正文：一、引言随着全球气候变暖和环境污染问题日益严重，减少二氧化碳排放成为当前世界面临的重要问题。
二氧化碳吸附技术作为一种有效减少二氧化碳排放的手段，近年来得到了广泛的关注和研究。
本文将从二氧化碳吸附技术的研究背景和意义、原理和方法、应用案例、发展趋势和展望等方面进行详细介绍。
二、二氧化碳吸附技术的研究背景和意义二氧化碳（CO2）是造成温室效应的主要气体，其排放量不断增加导致全球气候变暖和环境恶化。
减少二氧化碳排放，提高能源利用效率，已成为全球共同关注的问题。
二氧化碳吸附技术作为一种有效的二氧化碳减排手段，具有广泛的应用前景。
三、二氧化碳吸附技术的原理和方法二氧化碳吸附技术是指利用吸附剂对二氧化碳进行选择性吸附，从而实现二氧化碳的分离和浓缩。
常见的二氧化碳吸附剂包括活性炭、分子筛、硅胶等。
二氧化碳吸附技术的方法主要包括静态吸附法、动态吸附法和变压吸附法等。
四、二氧化碳吸附技术的应用案例1.工业废气处理：工业生产过程中产生的废气中含有大量二氧化碳，采用二氧化碳吸附技术可以有效减少废气中二氧化碳的排放。
2.炼厂气分离：在石油炼制过程中，采用二氧化碳吸附技术可以实现炼厂气的分离和提纯。
3.碳捕获与储存：在燃煤电厂和钢铁厂等高碳排放行业，采用二氧化碳吸附技术可以实现碳捕获与储存，降低二氧化碳排放。
五、二氧化碳吸附技术的发展趋势和展望随着二氧化碳吸附技术的不断发展和应用，未来将呈现以下趋势：1.吸附剂材料的研发和优化：研究新型高性能吸附剂材料，提高二氧化碳吸附效率和稳定性。
2.吸附工艺的创新：研发高效、节能的吸附工艺，降低二氧化碳吸附过程中的能耗。
3.集成与优化：实现二氧化碳吸附技术与其他减排技术的集成与优化，提高整体减排效果。
六、结论二氧化碳吸附技术作为一种有效的二氧化碳减排手段，在工业生产、炼厂气分离和碳捕获与储存等领域具有广泛的应用前景。
二氧化碳吸附技术
二氧化碳吸附技术摘要：I.引言- 介绍二氧化碳吸附技术- 说明其在环保和工业领域的应用II.二氧化碳吸附技术的工作原理- 吸附剂的作用- 吸附过程的描述III.常用的吸附剂- 分类介绍常用的吸附剂- 说明各种吸附剂的特点和优缺点IV.二氧化碳吸附技术的应用- 在工业领域的应用- 在环保领域的应用- 实际案例介绍V.二氧化碳吸附技术的发展趋势- 当前技术的局限性- 未来发展方向和前景正文：I.引言随着工业的发展和人类对环保意识的提高，二氧化碳吸附技术越来越受到关注。
这种技术可以有效地减少二氧化碳的排放，对于环境保护和气候变化有着重要的意义。
同时，在工业生产中，二氧化碳吸附技术也可以提高效率，降低成本。
本文将详细介绍二氧化碳吸附技术的工作原理、常用的吸附剂、应用领域以及发展趋势。
II.二氧化碳吸附技术的工作原理二氧化碳吸附技术主要利用吸附剂对二氧化碳的选择性吸附能力，将二氧化碳从气体混合物中分离出来。
吸附剂表面有许多微小的孔隙，这些孔隙能够吸附气体分子。
在吸附过程中，气体分子被吸附在吸附剂表面，形成一个薄薄的气体层，从而实现二氧化碳与其他气体的分离。
III.常用的吸附剂常用的二氧化碳吸附剂主要有四类：硅胶、活性炭、金属有机框架（MOFs）和碳纳米管。
硅胶具有良好的吸附性能和稳定性，但吸附能力有限；活性炭具有较高的吸附能力和选择性，但稳定性较差；金属有机框架（MOFs）具有很高的吸附能力和选择性，且可定制性强，但成本较高；碳纳米管具有很高的比表面积和吸附能力，但实际应用中存在一定的技术难题。
IV.二氧化碳吸附技术的应用二氧化碳吸附技术在工业和环保领域都有着广泛的应用。
在工业领域，二氧化碳吸附技术可以用于分离提纯、尾气处理等过程，提高产品纯度和生产效率。
在环保领域，二氧化碳吸附技术可以用于大气污染治理、温室气体减排等，对于改善空气质量、减缓气候变化有着重要作用。
例如，某钢铁厂采用二氧化碳吸附技术，实现了炼钢过程中二氧化碳的回收和利用，既减少了二氧化碳排放，又提高了炼钢效率。
碳捕捉与利用的技术进展
碳捕捉与利用的技术进展一、引言众所周知，碳排放是人类活动导致的气候变化的主要驱动力之一。
为了应对全球气候变化，减少碳排放已成为各国政府和企业所追求的目标。
此外，科学家们也致力于开发出可持续的技术来捕获和利用二氧化碳，从而减少其在大气中的浓度。
本文将介绍一些最新的碳捕捉与利用技术进展。
二、碳捕捉技术1.吸附技术这种技术利用吸附剂捕捉二氧化碳，其中最常见的吸附剂是活性炭、分子筛和金属有机框架（MOF）。
吸附剂通常需要回收，并在高温下进行再生。
最近，科学家们试图改进这种技术，使其更加高效和可持续。
例如，研究人员正在探索使用可再生材料作为吸附剂，例如生物质和废弃物。
2.溶液吸收法溶液吸收法是一种将二氧化碳从气态转换为液态的技术。
溶液通常是氨水和醋酸，在这种溶液中，二氧化碳可以被吸收并随后从中分离出来。
虽然这种技术比吸附技术更具可扩展性，但它需要更多能量来进行分离和再生。
三、碳利用技术1.气体储存尽管碳捕捉技术可以减少碳排放量，但它实际上只是将二氧化碳从一个地方移到另一个地方。
因此，气体储存可以发挥重要作用。
这种方法涉及将二氧化碳压缩成液态，在地下储存或封闭在井中。
虽然这种方法仍在不断发展，但它已被广泛用于注入和提高油田产量。
2.碳捕捉和利用如果二氧化碳不是被储存或释放，而是被利用，那么这种技术就会变得更加可持续和有价值。
例如，二氧化碳可以用来生产化学品和燃料，例如合成天然气和乙烯。
此外，有一些工业过程，例如水泥生产和钢铁制造，也可以使用二氧化碳来代替传统的燃料和原材料。
这些技术不仅可以减少碳排放，还能够创建新的经济机会。
3.碳负荷碳负荷指的是使用植物和其他自然材料来捕捉二氧化碳，并将其长期存储在土壤中。
这种方法被认为是一种非常纯净和可持续的碳捕捉和存储技术。
除了捕捉二氧化碳，这种方法还可以提高土壤质量和农作物产量。
四、结论总的来说，碳捕捉和利用技术的进展非常迅速。
随着更多的科学家和工程师参与到这个领域，我们可以预计会有更多的创新和技术进步，使碳捕捉和利用变得更加实用和可持续，从而有助于解决全球气候变化问题。
Mg-MOF-74的制备及对CO2气体吸附的分子模拟研究共3篇
Mg-MOF-74的制备及对CO2气体吸附的分子模拟研究共3篇Mg-MOF-74的制备及对CO2气体吸附的分子模拟研究1Mg-MOF-74的制备及对CO2气体吸附的分子模拟研究随着全球气候变化和能源危机日益严重，低碳环保的新能源技术成为了人们关注的重要方向。
其中，一种被广泛研究的新材料——Mg-MOF-74，在二氧化碳捕获领域具有广阔的应用前景。
本文将介绍Mg-MOF-74的制备方法以及对CO2气体吸附机理的分子模拟研究。
一、Mg-MOF-74的制备Mg-MOF-74是由金属有机框架结构(Metal organic framework, MOF)构成的一种新型无机纳米材料。
该材料的制备方法主要有热合成法和溶胶-凝胶法两种。
热合成法是利用高温下金属离子与有机配体自组装形成多孔结构的方法，常用的有直接热合成和溶剂热法。
而溶胶-凝胶法则是将金属离子和有机配体通过溶胶-凝胶的形式形成核心-壳结构的材料。
二、Mg-MOF-74对CO2气体吸附的分子模拟研究Mg-MOF-74的结构中含有许多微米级别的孔道和微孔，因此对CO2气体的吸附表现出极高的选择性和高效率。
其分子模拟研究方法主要有分子动力学法(Molecular Dynamics, MD)和密度泛函理论法(Density Functional Theory, DFT)两种。
1. 分子动力学法(MD)分子动力学法是一种利用计算机模拟气体、液体和固体等物质的物理运动规律的方法。
该方法可模拟气体在真实环境中的运动，从而预测该材料的吸附和解吸特性。
2. 密度泛函理论法(DFT)密度泛函理论法则是一种计算化学中的理论方法，主要用于研究材料的电子结构和物理性质。
该方法可揭示材料中原子间的化学键强度、电子间的相互作用以及材料几何结构等方面的信息。
三、结论综上所述，Mg-MOF-74是一种有着广泛应用前景的新型无机纳米材料，可用于吸附二氧化碳等有害气体。
其制备方法多种多样，应根据具体情况选择最适合的方法。
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Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2017, 6(3), 121-127 Published Online August 2017 in Hans. /journal/japc https:///10.12677/japc.2017.63015文章引用: 金灿, 郑璐康, 陈琦, 肖强. 二氧化碳吸附材料研究新进展[J]. 物理化学进展, 2017, 6(3): 121-127.Recent Research Progresses on the CO 2 Adsorption MaterialsCan Jin, Lukang Zheng, Qi Chen *, Qiang XiaoInstitute of Advanced Fluorine-Containing Materials, Zhejiang Normal University, Jinhua ZhejiangReceived: Jul. 4th , 2017; accepted: Jul. 17th , 2017; published: Jul. 21st , 2017Abstract CO 2as the main greenhouse gas, the reduction of its emission is the key to curb global warming. CO 2 capture and sequestration (CCS) is of significance for the mitigation of greenhouse effect. The key of CCS is seeking for the adsorbents with high adsorption capacity, high selectivity, good thermal stability, and good recyclability. In recent years, some porous materials such as activated carbon, zeolite molecular sieves, and metal organic polymer materials have been widely applied to CO 2 adsorption. This paper firstly gives an overview introduction of the methods of CO 2 capture as well as some porous materials as CO 2 adsorbents. Afterwards, melamine based microporous polymers (MBMPs) are highlighted. Due to the advantages of the high specific surface area, the diversity of the synthetic methods, the easy functionalization, etc., MBMPs show a broad prospect of the ap-plication in gas storage and separation. KeywordsCarbon Dioxide, Capture, Adsorption, Porous Materials二氧化碳吸附材料研究新进展金 灿，郑璐康，陈 琦*，肖 强浙江师范大学含氟新材料研究所，浙江 金华收稿日期：2017年7月4日；录用日期：2017年7月17日；发布日期：2017年7月21日摘 要CO 2是导致温室效应的主要气体，减少其排放是遏制全球气候变暖的关键，CO 2的捕集与封存对于缓解温*通讯作者。
金灿等室效应具有重要意义；而捕集与封存的关键是寻求高吸附量、高选择性、热稳定性好且循环性能良好的吸附剂。
近些年来一些多孔材料如活性炭、沸石分子筛、金属有机骨架材料被广泛应用于CO2吸附。
本文介绍了CO2捕集方法及各种多孔材料的CO2吸附性能，重点介绍了密胺基微孔有机聚合物（MBMPs）。
MBMPs由于其具有较高的比表面积、合成方法多样、容易功能化修饰等优点，在气体的存储与分离方面具有广阔应用前景。
关键词二氧化碳，捕集，吸附，多孔材料Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言随着温室效应的日益加剧，控制温室气体的排放已经深入到人类政治经济生活中[1]。
CO2是最大的温室气体，但同时也是一种珍贵的碳资源[2] [3]，因此CO2的捕集和封存(CCS)无论对于环境保护还是碳资源的综合利用都有重要意义。
火力发电厂是最重要的CO2排放源，占总排放量的30%以上[4]。
随着页岩气开发的大幅度增加，天然气在能源结构中的比重将不断增长。
天然气中除主要成分CH4 (80%~95%)外，还含有CO2、N2等气体，CH4中CO2的捕集和移除对于天然气大规模开发应用也具有重要意义。
2. CO2捕集方法液态胺基溶液变温吸收法是目前捕集回收CO2的主要方法，但该方法存在一些弊端如：胺基溶液易腐蚀吸收设备、吸收剂再生过程中溶剂易挥发、再生过程能耗大等[5] [6]。
膜分离是气体分离的常用技术，虽然一些膜在高压力下对高浓度CO2表现出良好的分离性能，但对于混合气中稀浓度CO2气体的分离则需要很高的压力，而导致高能耗[7]。
此外，膜的稳定性、膜通量及膜放大也制约了其应用。
低温分离法是利用混合气体中各个组分的挥发度不同，对含有CO2的混合气体进行低温冷凝和多次冷却、压缩，使CO2气体变为液态或者固态，从而达到分离的效果。
但低温分离法所需要的实验装置较复杂，能耗较高，且该方法由于各个组分的相变特征不同可能会造成CO2发生相变，传统的低温分离技术一般只适用于油田开采。
Xu等人[8]设计的新型低温分离CO2技术，克服了传统低温分离技术的许多缺点，能实现低能耗的分离CO2气体。
吸附分离法采用固体吸附剂通过变压吸附(PSA)或变温吸附(TSA)对CO2进行捕集和分离可克服设备腐蚀问题，而且能耗大幅度降低，是常用的气体分离方法。
常见的物理吸附剂有：活性炭[9] [10] [11] [12]、沸石分子筛[13] [14] [15] [16] [17]、改性的多孔材料[18] [19]等。
3. CO2吸附材料3.1. 活性炭活性炭比表面积大、孔容大，对二氧化碳吸附容量高，是一种有前景的吸附剂。
Martin-Martinez等[20]认为在273 K时，当活性炭孔径是一个CO2分子直径(0.33 nm)时，CO2的吸附机理是微孔填充；孔径是一个CO2分子尺寸时，吸附机理是表面覆盖。
研究表明，影响CO2吸附性能的主要因素是活性炭的孔金灿等隙结构和表面化学官能团。
Guo等[21]制备出PEI/AC、K2CO3/AC、PEI-K2CO3/AC，结果表明，PEI-K2CO3/AC的CO2吸附效果最好，高达3.6 mmol/g，且其选择性增大、耐水性提高。
未改性的活性炭对CO2的吸附是物理吸附，高压下吸附量很高，但温度过高或CO2分压低都会影响其吸附效果，且其耐水性差，不适用工业化应用。
寻找更好的改性活性炭的方法，提高其在低分压下的吸附能力和选择性将成为以后的研究方向。
3.2. 沸石分子筛沸石分子筛主要成分为SiO2和Al2O3，其比表面积大，孔径均一，含有大量微孔结构，孔径与普通分子接近，是优良的吸附剂。
沸石分子筛对CO2的吸附属于物理吸附，吸附量随温度的升高而快速下降。
Su等[22]用四乙烯五胺(TEPA)浸渍Y型沸石(Si/Al摩尔比为60)，然后用于CO2吸附，结果发现改性后吸附剂对CO2的吸附能力随着温度的增加表现出先增加后降低的趋势；经20次循环使用后吸附剂对CO2的吸附能力没有明显降低，且再生性能良好。
3.3. 金属有机骨架材料金属有机骨架(MOFs)材料是一类由金属离子(簇)和刚性有机分子配位连接形成的多孔结晶骨架网络。
MOFs材料除了具有可设计性和调节性，其比表面也较高，孔容和孔隙率也较大，密度较大，这些物理化学性质上的优势使得MOFs材料对于传统的多孔材料在CO2吸附分离过程中表现出明显优势。
由于超高的比表面积(可高达5000 m2/g)和孔容(可达2 cm3/g)，MOFs材料显示了很高的CO2吸附量，如MOF-177的CO2吸附量可达33.5 mmol/g (298 K, 32 bar)，MIL-101(Cr)上的CO2吸附量可达40 mmol/g (298 K, 50 bar) [23]。
基于金属中心空位和配体胺基功能化的CO2吸附可提高CO2吸附热，从而一定程度上提高CO2吸附选择性。
但基于金属中心空位的CO2吸附容易受水分等影响，且吸附容量低，如MOF-74-Mg吸附量仅为0.83 mmol/g (1 bar, 298 K) [24]。
而胺基功能化的MOFs (如NH2-MIL-53)，CO2吸附位数受胺基密度限制，其常压下的CO2吸附量也不高[25] [26]。
3.4. 多孔有机聚合物共价有机骨架材料是由有机构建单元通过共价键连接在一起，形成具有周期性结构的多孔骨架，骨架之间有很强的共价作用力，同MOFs材料对比，其热稳定性更好，在500℃~600℃的空气气氛下可以稳定存在。
同时，因为这类材料只有轻质元素组成，所以有较低的重量密度，孔隙结构非常发达，因此其在气体吸附分离与储存领域越来越受到关注。
在高压下，多孔聚合物吸附CO2的性能都较为优异，但COFs材料也有选择性不高和低压吸附量低的问题。
基于以上问题，研究者们采取各种方法进行了改性。
Zhou等[27]通过在PPN-6上嫁接磺酸基和磺酸锂，从而显著提高了CO2的低压选择性，制备的PPN-6-SO3H 和PPN-6-SO3Li在常温常压下的吸附量分别为3.6、3.7 mmol/g，CO2/N2的IAST (理想溶液吸附理论)选择性分别是155、414；随后制备出胺基修饰的共价有机骨架PPN-6-CH2DETA，该材料对空气中的CO2 (体积分数约4 × 10−4)的吸附量达到1.04 mmol/g，吸附选择性高达3.6 × 1010 [28]。