Page 116 - 《精细化工》2023年第3期

第 40 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.40, No.3
20 23 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2023

功能材料
基于不同粒径 ZIF-8 多孔液体的

二氧化碳捕集性能

3
4
王焕君 1,2 ，靳 归 ，李 野 1,2 ，张珂新 1,2 ，张庆文 ，
4
3
邢 侠 ，王 娟 ，郭东方 1,2*
〔1. 高效灵活煤电及碳捕集利用封存全国重点实验室，北京 102209；2. 二氧化碳捕集与处理北京市重点
实验室（中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司），北京 102209；3. 西安建筑科技大学 陕西省纳
米材料与技术重点实验室，陕西 西安 710055；4. 华能上海石洞口发电有限责任公司，上海 200942〕

摘要：通过粒径调控策略制备了基于不同粒径 ZIF-8 的多孔液体（PLs），并用于 CO 2 的捕集。考察了 ZIF-8 粒
径对多孔液体捕集 CO 2 的吸附容量、吸附速率、CO 2 /N 2 选择性及循环稳定性的影响，并对不同粒径多孔液体的
CO 2 吸附动力学进行研究。结果表明，多孔液体中具有永久的孔隙结构，不同多孔液体均具有优异的流动性。3
种不同粒径的多孔液体室温下放置 60 d 或 4500 r/min 下离心 5 min 后均未出现聚集、沉积现象，表明不同粒径
多孔液体均具有较好的稳定性。由不同粒径 ZIF-8 合成的多孔液体对 CO 2 的吸附过程包括物理吸附和化学吸附。
其中，ZIF-8 粒径为 43 nm 的多孔液体 ZIF-8-PLs(43)对 CO 2 的饱和吸附容量最大，为 63.0 mg/g；ZIF-8-PLs(145)
–3
展现了较快的 CO 2 吸附速率，准二级动力学常数为 1.91×10 g/(mg·min)；ZIF-8-PLs(1400)具有最高的 CO 2 /N 2
选择性，是 ZIF-8-PLs(43)的 4.7 倍；3 种多孔液体经过 4 次再生后均具有较好的循环稳定性。
关键词：多孔液体；二氧化碳捕集；金属有机骨架；吸附动力学；CO 2 /N 2 选择性；功能材料
中图分类号：TQ630；X701；O645.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 03-0572-12

Carbon dioxide capture performance of porous liquids
based on ZIF-8 with different particle sizes

1,2
1,2
4
3
1,2
WANG Huanjun , JIN Gui , LI Ye , ZHANG Kexin , ZHANG Qingwen ,
4
3
XING Xia , WANG Juan , GUO Dongfang 1,2*
[1. National Key Laboratory of High-Efficiency Flexible Coal Power Generation and Carbon Capture Utilization and
Storage, Beijing 102209, China; 2. Beijing Key Laboratory of CO 2 Capture and Treatment (China Huaneng Group
Clean Energy Technology Research Institute Co., Ltd.), Beijing 102209, China; 3. Shaanxi Key Laboratory of
Nanomaterials and Nanotechnology, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, Shaanxi, China;
4. Huaneng Shanghai Shidongkou Power Generation Co., Ltd., Shanghai 200942, China]
Abstract: Porous liquids (PLs) based on ZIF-8 with different particle sizes for CO 2 capture were prepared
through particle size control strategy. The effects of ZIF-8 particle sizes on the CO 2 adsorption capacity,
adsorption rate, CO 2/N 2 selectivity and cycling stability of PLs were then investigated, followed by analysis
on their CO 2 adsorption kinetics. The results showed that all the PLs obtained had permanent pore structure
and excellent fluidity. Three porous liquids with different particle sizes showed no aggregation and
deposition after being placed at room temperature for 60 d or centrifuged at 4500 r/min for 5 min, indicating
excellent stability of these three PLs. Meanwhile, the CO 2 adsorption process involved both physical and
chemical adsorptions. ZIF-8-PLs(43) with ZIF-8 particle size of 43 nm demonstrated the largest saturation

收稿日期：2022-07-29; 定用日期：2022-09-28; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220711
基金项目：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司院基金项目（TY-21-CERI03）；中国华能集团科技项目（HNKJ20-H58，HNKJ21-
H18，HNKJ21-H67）
作者简介：王焕君（1992—），女，博士，E-mail：hj_wang2@qny.chng.com.cn。联系人：郭东方（1985—），男，教授级高级工程师，E-mail：
df_guo@qny.chng.com.cn。