概述

通过高效吸附材料开发，包括新型多孔材料、材料表面改性、复合材料构建等，针对低浓度工业尾气可以实现高吸附容量、高选择性和低能耗，并实现材料的规模化制备，最终为工业领域碳减排提供有力技术支撑。

需求详情

背景：高效、低成本、适用于低浓度CO2捕集的新型吸附材料开发，对于实现工业领域CCUS至关重要。现有CO2吸附材料在低浓度条件下普遍存在吸附容量低、选择性差、循环稳定性差、再生能耗高等问题。通过高效吸附材料开发，包括新型多孔材料、材料表面改性、复合材料构建等，针对低浓度工业尾气可以实现高吸附容量、高选择性和低能耗，并实现材料的规模化制备，最终为工业领域碳减排提供有力技术支撑。核心捕集性能要求：高效吸附 / 吸收 CO₂捕集性能是材料的核心竞争力，直接决定捕集系统的处理能力和能耗，关键指标包括：1.C0,选择性需在复杂混合气体(如工业尾气含 N,0,H,0、SO,NO,等杂质)中优先吸附 CO,，避免杂质占据活性位点导致效率下降。工业尾气场景:对CO,的选择性系数(a(CO/N)通常要求>100;直接空气捕集(DAC)场景:因空气中 C0,浓度仅~400 ppm，选择性要求更高(a(CO/N;)>500)，且需抗H,0 干扰(避免 H,0 竞争吸附)。2.CO,吸附容量单位质量/体积材料能捕集的 CO,量，直接影响材料用量和设备体积。静态容量(平衡状态):常规吸附材料(如胺功能化介孔硅)要求>2mmolg(25℃、1bar);金属有机框架(MOFs)等新型材料需>4mmol/g;动态容量(实际气流中):需结合工况(如流速、湿度)，通常要求>1.5 mmol/g(模拟工业尾气条件)，避免频繁再生导致能耗升高3.吸附/解吸动力学吸附速率:需快速响应(达到吸附平衡时间<30 min)，匹配工业尾气的连续排放节奏;解吸速率:再生时需快速释放 CO₂(解吸时间<60 min)，降低再生能耗(如加热、降压所需时间)。稳定性要求：长期循环使用不失效捕集材料需在“吸附-再生”循环(通常需数千次)及复杂工况下保持性能稳定，避免降解、流失或结构坍塌:1、化学稳定性抗杂质腐蚀:工业尾气中的 SO,NO,等酸性气体易与胺类材料反应生成盐(如胺硫酸盐)，导致活性位点永久失活，因此材料需耐酸(S0:浓度<500 ppm 时性能保留率>80%);抗水解性:潮湿环境(如尾气湿度>10%)下，材料需避免骨架水解(如 MOFs 的金属节点与 H,0 反应)，或通过表面修饰(如疏水涂层)提升抗水性。2.热稳定性再生温度窗口:解吸时需耐受一定温度(常规胺类材料再生温度 80-120℃，MOFs可达 150-200℃C)，且在此温度下无明显热分解(质量损失<5%/循环);长期热循环:经过1000次“吸附(25-50°)-再生(80-200℃)"循环后，吸附容量衰减率需<20%。3.机械稳定性抗磨损/粉化:固定床或流化床系统中，材料需耐受气流冲中刷和颗粒碰撞，磨损率<1%/1000 循环(避免粉尘堵设备);成型稳定性:若需制成颗粒(直径1-5mm)或膜状，需保证成型后无开裂，且吸附容量保留率>90%(相比粉未状态)