二氧化碳捕獲、利用和封存（CCUS）被認(rèn)為是緩解溫室氣體排放和氣候變化的一個有效途徑，而二氧化碳捕獲對CCUS的整體應(yīng)用至關(guān)重要。盡管液態(tài)胺洗滌是一種成熟的碳捕獲技術(shù)，但由于溶劑加熱和水蒸發(fā)的能耗以及破壞胺-CO2鍵合所需的能源，導(dǎo)致它是一種能源密集型且成本高昂的技術(shù)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，科研工作者開發(fā)了一種新的吸附性CO2捕獲和分離設(shè)計方法，即“分子籃”吸附劑（MBS），無需處理溶劑加熱和水蒸發(fā)。由固定在納米多孔材料（如SBA-15）中的聚合物胺（如PEI）組成的固體MBS具有高選擇性、快速動力學(xué)和良好的再生性的高CO2捕獲能力。因此，MBS可以大大降低能源消耗和碳捕獲成本。沸石、活性炭、氧化鋁和二氧化硅等傳統(tǒng)吸附劑的吸附能力較低，它們對CO2的吸附需要事先去除水分并冷卻廢氣（～35°C）。相反，MBS的CO2吸附能力甚至可以通過濕氣/蒸汽的存在來提高，并在接近煙氣溫度（～75°C）時達(dá)到最佳性能。近日，賓夕法尼亞州立大學(xué)Song Chunshan、Wang Xiaoxing概述了該領(lǐng)域材料開發(fā)的研究進(jìn)展，以及對MBS用于CO2捕獲和從各種氣流中分離CO2的基本理解。
本文要點(diǎn)：
1) 作者首先說明了MBS的概念，然后分析了用于CO2捕獲的MBS性能和中試實(shí)驗案例。通過各種非原位和原位技術(shù)對MBS進(jìn)行系統(tǒng)表征，對CO2吸附過程的機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)理解。
2) 此外，該綜述對CO2吸附機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)理解，以促進(jìn)吸附材料的進(jìn)一步發(fā)展，這些材料具有改進(jìn)的CO2吸附能力、吸附和解吸動力學(xué)以及循環(huán)穩(wěn)定性。最后，作者對新型吸附劑材料的未來設(shè)計和開發(fā)以及各種氣流（包括煙道氣、沼氣、空氣和氫氣流）的CO2吸附過程進(jìn)行了展望。
Xiaoxing Wang and Chunshan Song Developing High-Capacity Solid “Molecular Basket” Sorbents for Selective CO2 Capture and Separation Acc Chem. Res. 2023
DOI: 10.1021/acs.accounts.3c00444
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.3c00444
