Page 138 - 《精细化工》2023年第1期

第 40 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.40, No.1
20 23 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2023

催化与分离提纯技术
成型方法对 Ni-CaO 双功能材料 CO 吸附与
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催化转化一体化性能的影响

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余 钧 ，郭亚飞 ，王国栋 ，黄 浦 ，赵传文 ，王 涛
（1. 南京师范大学 能源与机械工程学院，江苏 南京 210046；2. 浙江大学 能源工程学院，浙江 杭州
310000）
摘要：CO 2 捕集-转化一体化工艺是实现碳中和的关键负排放技术，而兼具吸附和催化活性的双功能材料（DFMs）
构筑是关键。采用挤压法、挤压滚圆法和压片法构筑了柱状、球形和片状的 Ni-CaO DFMs，探究了成型方法对
Ni-CaO DFMs 的结构和 CO 2 吸附-催化一体化性能的影响。研究发现，成型方法会破坏 Ni-CaO DFMs 的孔隙结
构，对其 CO 2 体相扩散和吸附产生不利影响。在首次循环中，Ni-CaO 粉体在 650 ℃和体积分数为 10% CO 2 气
氛下的吸附容量高达 11.77 mmol CO 2 /g，在体积分数为 5% H 2 气氛下原位逆水煤气变换的 CO 产量达 4.81 mmol
CO/g；而成型 Ni-CaO DFMs 的 CO 2 吸附容量降至 9.67~10.33 mmol CO 2 /g，CO 2 催化转化率得到明显提升。成
型方法有利于提升 Ni-CaO DFMs 的 CO 2 吸附循环稳定性。在 12 次循环后，未成型 Ni-CaO 粉体的 CO 2 吸附容
量循环衰减率达 31.35%，而成型 Ni-CaO DFMs 的循环衰减率为 9.36%~24.23%。
关键词：Ni-CaO DFMs；成型方法；CO 2 吸附-催化一体化；逆水煤气变换；催化技术
中图分类号：X701；TB34 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2023) 01-0130-09 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Effects of granulation on structure and integrated CO 2 capture and

conversion performance of Ni-CaO dual function materials

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YU Jun , GUO Yafei , WANG Guodong , HUANG Pu , ZHAO Chuanwen , WANG Tao
（1. School of Energy and Mechanical Engineering, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, Jiangsu, China;
2. College of Energy Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310000, Zhejiang, China）
Abstract: Integrated CO 2 capture and conversion (ICCC) represents a key negative emission technology in
achieving carbon neutrality, and development of dual function materials (DFMs) with high CO 2 sorption
and catalytic activity is essential. In this work, cylindrical, spherical and flake Ni-CaO DFMs were
synthesized via extrusion, extrusion spherization and squashing methods, respectively. Effects of granulation
on the structure and ICCC performance of Ni-CaO DFMs were then investigated. Results indicated that
granulation destroyed the porous structures of DFMs, thus showing adverse effect on CO 2 bulk diffusion
and adsorption of DFMs. At the first cycle, Ni-CaO powder exhibited a maximal CO 2 uptake of 11.77 mmol
CO 2/g at 650 ℃ and in presence of 10% volume fraction CO 2, and a high CO yield of 4.81 mmol CO/g via
in situ reverse water-gas shift reaction in presence of 5% volume fraction H 2. While granulated Ni-CaO
DFMs displayed a significantly decreased CO 2 adsorption capacity of 9.67~10.33 mmol CO 2/g, but
significantly improved catalytic conversion rate of CO 2. Meanwhile, granulation played an important role in
sustaining the CO 2 recycing adsorption stability of Ni-CaO DFMs. The Ni-CaO powder exhibited a high
cyclic attenuation rate of adsorption capacity of 31.35% for CO 2 capture after 12 recycles, while the DFMs
pellets showed a lower one (9.36%~24.23%).

收稿日期：2022-05-04; 定用日期：20022-07-13; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220429
基金项目：国家自然科学基金青年基金（51806108）；清洁能源利用国家重点实验室开放课题（ZJUCEU2020009）
作者简介：余 钧（1998—），女，硕士生，E-mail：1449240221@qq.com。联系人：郭亚飞（1990—），男，副教授，E-mail：yfguo@
njnu.edu.cn；赵传文（1983—），男，教授，E-mail：cwzhao@njnu.edu.cn。