煤炭科学技术

作者：刘丰盛, 董 昊, 王 涛, 黄 炜,

关键词：金属有机骨架材料, CO2捕集, 吸附剂, 吸收剂, CO2催化,

社会和工业现代化的进步，CO2及其他温室气体的排放日益增加，导致温室效应严重、自然灾害频发。为了减少碳排放，大力发展碳捕集、利用与封存技术（CCUS）势在必行。目前，常用的CO2捕集方法包括吸附分离法、化学吸收法、膜分离法、CO2直接转化等。其中，开发高效、稳定的吸附剂与催化材料是各种捕集技术优化的关键。详细综述了金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）在CO2捕集和转化中的应用，分析了目前研究的最新进展，揭示了应用过程存在的问题和解决方法。其中双金属MOFs较单金属具有更多的金属缺陷位及L酸含量，在CO2吸附分离和催化反应中表现出良好的优势。功能化修饰法可以针对不同CO2捕集技术的需求进行对应改性，拥有较高的成功率，尤其是后功能化法，因其改性方法简单、结构维持较好被广泛应用于CO2捕集的各种方法中。前功能化法是最理想的MOFs改性方法，尤其是配体功能化，可以从结构上改变MOFs对CO2的亲和性，但其结构的维持是目前研究的一大难点。MOFs纳米流体吸收剂的制备可有效增加吸收剂内部的传热传质，改善传统纳米颗粒的团聚现象，有利于稳定悬浮液的形成，增加了CO2吸收量，但吸收剂的黏性控制是目前研究的壁垒。另外，作为膜分离法中的填充材料，MOFs因其良好的相容性及丰富的表面官能团，可以有效地提高膜的选择性，同时本身对CO2的高吸附可以提高膜的CO2容量，但MOFs膜的机械性能及循环稳定性还需进一步优化。虽然目前MOFs应用于CO2捕集技术的研究很多，但利用MOFs的CO2捕获系统和经济学分析的文献有限，本研究从MOFs的制备成本、CO2捕集成本和再生成本出发，试图揭示MOFs的化学性质与CO2捕获的过程经济性关系。

来源：2022年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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