多孔硅材料對CO2的吸附研究.pdf

1、人類活動排放大量CO2引發(fā)的環(huán)境問題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。要達(dá)到CO2減排的目的，除了提高能源利用率、開發(fā)可再生能源等方法外，CO2的捕獲與封存技術(shù)(CCS)既兼顧了能源供給安全又可實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排，已成為碳減排最有潛力的方法。工業(yè)中用來捕集氣體中 CO2的技術(shù)主要有吸附法、吸收法、低溫蒸餾法和膜分離法等。其中，吸附法因具有能耗低、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，在CO2捕集領(lǐng)域得到廣泛的研究和應(yīng)用。本論文主要采用多孔硅材料為CO2吸附劑，研究了吸附法

2、捕集氣體中CO2的過程。主要研究內(nèi)容為以下四部分：
　　(1)多孔硅材料化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的探究。以X射線衍射光譜儀、掃描電子顯微鏡、紅外光譜儀及同步熱分析儀對多孔硅材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明，多孔硅材料主要由O、Ca、Si、C、Na、Mg和Al7種元素組成，并以Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、SiO32-和CO32-等離子形式存在，材料還含有一定量的吸附水和結(jié)晶水。同時(shí)，該多孔硅吸附材料是一種不具有固定晶型的非晶態(tài)物質(zhì)、比表面積大

3、（117.12m2/g）、介孔結(jié)構(gòu)豐富、呈蜂窩狀，這些結(jié)構(gòu)特性均為CO2氣體的吸附提供了可能性。
　　(2)CO2/N2吸附基礎(chǔ)研究。使用吸附法，對不同CO2/N2混合氣體流速、不同吸附溫度下多孔硅材料對CO2的吸附性能進(jìn)行考察。發(fā)現(xiàn)在50℃、CO2/N2混合氣體流速為95mL/min時(shí)，多孔硅材料對CO2的吸附容量可達(dá)8.67mg/g，循環(huán)17次后吸附性能依然穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明多孔硅材料具有良好的吸附性能，吸附量隨溫度的升高而下

4、降、隨混合氣體流速增加而降低。
　　(3)將多孔硅材料對CO2的吸附性能與市售活性炭以及硅藻土進(jìn)行對比，進(jìn)一步證明了多孔硅材料作為新型吸附劑捕集CO2的可行性。
　　(4)以X射線衍射光譜、掃描電子顯微鏡、紅外光譜和比表面積及孔徑分析為手段，探索多孔硅材料對CO2的吸附機(jī)理，初步證明了多孔硅材料對CO2的的捕集以物理吸附作用為主。
　　多孔硅材料具有較高的CO2吸附容量。通過優(yōu)化吸附條件、改性提高吸附劑的吸附性能等方法