Page 143 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 余 钧，等: 成型方法对 Ni-CaO 双功能材料 CO 2 吸附与催化转化一体化性能的影响 ·135·

表 2 Ni-CaO DFMs 的 H 2 -TPR 半定量分析结果 图 8 为不同 Ni-CaO DFMs 的表面元素分布。从
Table 2 Semi-quantitative analysis of the H 2 -TPR results 图 8 可以发现，不同 DFMs 中 Ca 和 Ni 元素分布相
of different Ni-CaO DFMs
对均匀，有利于实现 Ni-CaO DFMs 较高的 CO 2 吸附
α 型 NiO 峰 β 型 NiO 峰 γ 型 NiO 峰 [20]
值面积占比/ 值面积占比/ 值面积占比/ 耗氢量/ 容量和催化性能 。
样品
(%, < (%, 350~ (%, 600~ (μmol/g)
350 ℃) 600 ℃) 900 ℃)
Ni-CaO-P 0 18.0 82.0 0.21
Ni-CaO-C 4.7 36.5 58.8 0.28
Ni-CaO-S 12.3 47.8 39.9 0.50
Ni-CaO-F 8.0 53.4 38.6 0.58

2.1.5 表面形貌分析
采用 SEM 对不同 Ni-CaO DFMs 的表面形貌进
行了表征，结果如图 7 所示。由图 7 可知，Ni-CaO-S、
Ni-CaO-C 和 Ni-CaO-F 样品分别呈现球形、柱状和
类蜂窝块状结构。Ni-CaO-P、Ni-CaO-S 和 Ni-CaO-C
表面呈现出片状或棱片状结构，推测其为高度结晶
的 Ca(OH) 2 物相，而表面分布的小颗粒则对应为高
度分散的 Ni 物相。Ni-CaO-C 和 Ni-CaO-S 表面明显
可见丰富的裂隙孔结构。由图 7d 可以看出，在
Ni-CaO-F 表面，CaO 和 Ni 物相均匀分布呈现出类

蜂窝状多孔结构，其发达的孔隙结构得益于掺入的
a—Ni-CaO-P；b—Ni-CaO-C；c—Ni-CaO-S；d—Ni-CaO-F
柠檬酸的造孔作用 [33] 。 图 8 不同 Ni-CaO DFMs 的表面元素分布
Fig. 8 Elemental mappings of different Ni-CaO DFMs

2.2 成型方法对 Ni-CaO DFMs CO 2 吸附-催化性能
的影响
基于固定床反应器，考察了不同 Ni-CaO DFMs
在 650 ℃下的 CO 2 吸附-催化性能，结果如图 9 所
示。由图 9a 可知，Ni-CaO-P 的 CO 2 吸附-催化性能
较好，在首次循环中的 CO 2 吸附容量和 CO 产量分
别高达 11.77 mmol CO 2 /g 和 4.81 mmol CO/g。相比
而言，成型 Ni-CaO DFMs 的 CO 2 吸附容量显著降至
9.67~10.33 mmol CO 2 /g，其主要原因是由于经过成
型处理后，孔径分布在 2~10 nm 范围内的孔径分布
强度出现了明显衰减趋势，成型后孔径<10 nm 的孔
隙在整体孔径分布中明显降低。表明成型处理会导
致吸附剂内部良好的孔隙结构被破坏，进而使得
DFMs 更致密，不利于 CO 2 的体相扩散与吸附 [34] 。
这与成型 Ni-CaO DFMs 的 CO 2 -TPD 碱量下降的结
果一致。相比而言，成型 Ni-CaO DFMs 的 CO 产量
有小幅下降，CO 产量为 4.49~4.78 mmol CO/g。由
图 9b 可知，Ni-CaO-P 的 CO 2 转化率为 40.82%，成
型后 DFMs 的 CO 2 转化率增大，最高可达 48.67%，
是由于成型 Ni-CaO DFMs 的 α 型 NiO 和 β 型 NiO

a、e—Ni-CaO-P；b、f—Ni-CaO-C；c、g—Ni-CaO-S；d、h— 峰值面积总占比增加，NiO 主要为分散程度较高的
Ni-CaO-F
图 7 不同 Ni-CaO DFMs 的 SEM NiO 物相，耗氢量大于 Ni-CaO-P。因此，催化性能
Fig. 7 SEM images of different Ni-CaO DFMs 优于 Ni-CaO-P。研究表明，催化剂经机械摩擦作用