Page 22 - 《精细化工》2021年第8期

·1516· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

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Cu 、Ag 、La 和 Ce ），所制备 SSZ-13 均表现出 料进行表征测试。在相同条件下，该材料具有很高
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优异的选择性。其中引入 Co 所制 Co /SSZ-13 拥 的 CO 2 选择性，约为原始 NU-1000 的 37 倍。此外，
有最高的 CO 2 吸附容量，在 0 ℃，0.1 MPa 的条件 PEI@NU-1000 在填充床内的动态混合流动条件下，
下，其二氧化碳吸附量为 4.49 mmol/g。该研究为实 仍表现出良好的 CO 2 /N 2 分离性能，并在连续 3 次吸
际工业过程中开发二氧化碳吸附剂提供了一种新的 附和解吸过程中表现出良好的稳定性。该材料具有
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途径。 较高的比表面积（2320 m /g），在 24.8 ℃，常压下，
在沸石材料吸附 CO 2 过程中，水对 CO 2 的吸附 其二氧化碳吸附量为 1.06 mmol/g。PEI@NU-1000
有不利影响；由于沸石材料会优先从混合气体中吸 是一种很有潜力的 CO 2 吸附剂。
附少量的水而使沸石吸附剂中的孔道发生堵塞，从 VO 等 [39] 以铁单质、均苯三甲酸（BTC）、氟化
而降低对 CO 2 的吸附能力。LI 等 [33] 研究表明，在 氢、硝酸为原料通过水热反应制备了 MIL-100（Fe），
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再通过浸渍法和真空还原法制备了 Cu 掺杂的八面
13X 沸石吸附 CO 2 的过程中，H 2 O 大大抑制了 CO 2
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的吸附效果。 体 Cu @MIL-100(Fe)（如图 2 所示），其比表面积为
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尽管沸石具有较好的 CO 2 吸附能力和吸附效 200 m /g，总孔隙体积为 1.07 cm /g。系统研究了 Cu +
率，但仍存在再生温度高（一般高于 300 ℃）、在 负载浓度、活化温度和吸附温度对 CO 2 吸附性能的
水存在条件下降低沸石吸附材料对 CO 2 吸附能力的 影响。用双位模型 Langmuir-Freundlich（DSLF）很
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缺陷。 好地描述了 CO 和 CO 2 在 MIL-100(Fe)和 Cu @MIL-
100(Fe)上的吸附行 为。 采用理 想吸 附溶液 理论
3 金属有机骨架材料（MOFs） （IAST）预测了等物质的量的 CO 和 CO 2 混合物的
吸附等温线与 CO/CO 2 选择性随气压的变化。结果
MOFs 是一种新型的具有晶体结构的多孔材
料，具有很高的比表面积和孔隙率 [34] ，有序的孔道 表明，该材料在常温常压下对二氧化碳的吸附量为
3.10 mmol/g，是相同吸附条件下 MIL-100(Fe)的 12 倍。
结构和易调的化学性质使其在二氧化碳捕获上展现
出良好的前景 [35-36] 。通过对 MOFs 表面性质的改性，
提高 MOFs 对 CO 2 的吸附容量，在 MOFs 的多孔壁
上，存在开放的活性金属中心，从而增加了 CO 2 的
吸附率。MOFs 具有碱性，是捕获酸性 CO 2 的重要
条件。MOFs 的碱性可以通过以下方法获得：一是
利用胺基配体合成 MOFs；二是用胺浸渍法对 MOFs

进行合成后改性。
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KONG 等 [37] 将曼尼奇反应制备的 H 2 L（N,N′-哌 图 2 MIL-100(Fe)（a）和 45Cu @MIL-100(Fe)（b）的
嗪二甲基磷酸）配体与乙酰丙酮铝进行冷凝回流， FE-SEM 图 [39]
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Fig. 2 FE-SEM images of MIL-100(Fe) (a) and 45Cu @
制备了一 种稳定的 层状双膦 酸酯 MOF ，即 MIL-100(Fe) (b) [39]
MIL-91(Al)材料，室温下测试其二氧化碳吸附性能。
结果表明，MIL-91(Al)对 CO 2 具有良好的吸附性能 与其他固体吸附剂相比，MOFs 材料在低的 CO 2
（最大吸附量可达 2.4 mmol/g），在混合气体中（如 分压下捕获性能较差，但其在高压时具有优异的
CO 2 /N 2 或 CO 2 /CH 4 ）对 CO 2 有较高的选择性。此外， CO 2 捕获能力，然而在较高分压下完成吸附过程经
利用原位漫反射傅里叶变换红外光谱（原位漂移） 济上是不可行的。此外，有机配体合成金属配合物
研究了 CO 2 在 MIL-91(Al)表面的吸附行为。结果表 的费用通常是非常昂贵的，合成过程也相对较为复
明，自由极性基团（NH—OP）和 Al—OH—Al 键都 杂，随着捕获 CO 2 过程中水分的吸收，MOFs 会出
能吸附 CO 2 。这种特殊的吸附行为是由 MIL-91(Al) 现材料耐久性差等问题，因此，探索经济高效的
的层状结构引起的，这种层状结构导致表面 Al 的 MOFs 仍是当前研究的热点和难点。
暴露，进而改变了 CO 2 的吸附性能。 4 类水滑石吸附剂
KANG 等 [38] 将聚乙烯亚胺（PEI）对氧化锆金
属有机骨架（NU-1000）浸渍，制备了一系列具有 类水滑石化合物（HTlcs），也称为双羟基层状
不同 PEI 含量的 PEI 浸渍 NU-1000（PEI@NU-1000） 金属氧化物（LDH）或阴离子黏土 [40-42] 。类水滑石
材料。采用元素分析、傅里叶变换红外光谱、粉末 的一般化学式为 [M 2 M 3 (OH ) ]A n ，M 代表二价
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1 x
/ x n
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x

X 射线衍射和吸附/脱附等温线等方法，对制备的材 阳离子，如 Mg 、Zn 、Ni 、Cu 、Mn 和 Ca ；
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