近年来,为缓解全球变暖,CCUS 技术快速发展。它不仅能够从源头捕集那些高排放行业所释放的大量CO2,避免其直接进入大气加剧温室效应,还能通过合理利用将CO2转化为有价值的产品,或是安全地封存起来,从而助力达成碳中和目标,对于缓解能源与环境之间的矛盾、推动可持续发展意义非凡。其中,在 CCUS 诸多环节中,高温 CO₂吸附剂的研究更是关键所在。在众多工业烟气排放过程中,往往伴随着高温废气排放,高温 CO₂吸附剂能够在这样的苛刻条件下有效吸附CO₂,极大地拓宽了碳捕集的应用范围和效率,有助于攻克现有碳捕集技术面临的一些难题,进一步完善整个 CCUS 体系,为全球低碳转型提供强有力的技术支撑,是实现高效、经济且可持续的CO₂减排的重要突破点。
近日,碳中和与清洁能源技术研究团队以电极箔工业的含铝和磷酸废水为前驱液,制备了具有二维层状结构的钙镁铝水滑石(P-CaMgAl-LDH)前驱体,通过高温热处理得到了钙镁铝复合氧化物(P-CaMgAl-LDO)。该材料具有优异的CO2吸附性能,在100 vol.% CO2条件下,动态最佳吸附量可达到58.0 wt%(850℃),在750℃下恒温吸附2 h,最大吸附量可达57.8 wt%。当CO2浓度下降到50 vol.%、15 vol.%和5 vol.%时,P-CaMgAl-LDO的动态最佳吸附量可达到50.7 wt%(850℃)、46.9 wt%(780℃)和41.0 wt%(740℃)。此外,该材料也表现出了优异的稳定性,在100 vol.% CO2分压、750℃条件下,15次CO2吸附/脱附循环后(吸附时间和脱附时间各为30 min),吸附容量从55.4 wt%下降到46.8 wt%,容量保留率为85%。在15 vol.% CO2分压、750℃条件下,15次循环后,吸附容量保持在37.0 wt%左右,容量保留率接近100%。该研究不仅为电极箔工业废水的处理与资源化利用提供了一条新的策略,而且对高温CO2捕集材料的设计提供了一条新的思路。
该工作以“Preparation of CaMgAl hydrotalcite from electrode aluminum-foil industrial wastewater for high-temperature CO2 capture(https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159242)”为题在Chemical Engineering Journal(中科院一区TOP期刊,IF = 13.3)上发表,论文第一作者李甜甜和王强,通讯作者于锋教授。
图1 摘要图
(通讯员:潘珂珂)