- 東南大學(xué)張友法團(tuán)隊(duì)發(fā)明一種用于潮濕條件下高效碳捕獲的MOF改性活性炭
- 發(fā)布日期：2023-02-15
工業(yè)化以來(lái)，化石燃料的大量使用導(dǎo)致了大氣中溫室氣體含量急劇上升。CO2作為最主要的溫室氣體之一，它會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。當(dāng)前CO2捕獲技術(shù)是解決CO2減排問(wèn)題的優(yōu)先事項(xiàng)之一，也是實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用的重要措施。
近年來(lái)基于吸附技術(shù)實(shí)現(xiàn)CO2 捕獲已獲得廣泛關(guān)注。其中基于固體吸附劑的技術(shù)有望取代傳統(tǒng)液態(tài)吸附劑，因?yàn)樗鼈兙哂谐杀拘б妗踩院铜h(huán)境友好性。其中，由于價(jià)格低廉、豐富和可定制的物理/化學(xué)特性，活性炭（AC）成為實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用最具潛力材料之一。截止2017年，工業(yè)CO2排放占全球排放量的41%。因此針對(duì)煙道氣進(jìn)行CO2捕獲，是實(shí)現(xiàn)CO2減排的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，工業(yè)煙氣中往往含有大量的水蒸氣。當(dāng)煙氣中水蒸氣濃度過(guò)高，水分子通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)吸附會(huì)顯著降低吸附劑的CO2捕獲效率。盡管目前有關(guān)AC吸附劑疏水改性已有諸多報(bào)道，但仍然存在防潮效果差和孔隙堵塞等問(wèn)題。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)新技術(shù)以減少水蒸氣對(duì)AC吸附性能影響。
近日，東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張友法團(tuán)隊(duì)，利用疏水性有機(jī)框架材料（ZIF-8）原位生長(zhǎng)在功能性碳材料，制備的最終產(chǎn)品可用于高濕工況下實(shí)現(xiàn)高效CO2捕獲。眾所周知碳材料表面不能提供足夠的活性位點(diǎn)用以生長(zhǎng)ZIF-8，這里作者將具有粘附作用和富含活性基團(tuán)（-OH和-NH-）的聚多巴胺（PDA），作為原始AC和疏水性ZIF-8 之間的“粘合劑”。這里通過(guò)協(xié)同各個(gè)材料優(yōu)勢(shì)，獲得了具有長(zhǎng)期耐久性、高比表面積和疏水性能的AC@ZIF-8復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方案極大地提高了AC在高濕度煙氣中捕獲CO2 的效率。這一方法還廣泛適用于其他遭受水蒸氣競(jìng)爭(zhēng)吸附影響的吸附劑，因?yàn)镻DA 幾乎可以粘附在任何固體表面上。相關(guān)成果以標(biāo)題為” Hydrophobic ZIF-8 covered active carbon for CO2 capture from humid gas”發(fā)表在期刊《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》。該成果已獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的博士研究生季延正為本論文第一作者，東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的張友法教授和余新泉教授為通訊作者。
