Research Progress of Porous Solid Materials for CO2 Adsorption and Removal

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.02.005

Abstract

Abstract:

As the greenhouse effect becomes gradually significant, CO₂ capture and storage (CCS) has turned into a potential emission reduction measure, and the adsorption method of CO₂ capture is one of the most promising technologies. Porous solid adsorbents have attracted widespread attention due to their excellent CO₂ adsorption performance. This review focused on the research of CO₂ removal by adsorption. Five different adsorption materials were introduced, and the main factors affecting CO₂ adsorption were summarized, as well as the adsorption performance of modified materials. The results show that the changes of temperature, pressure, and pore structure can affect the physical adsorption properties of the materials; reduction, oxidation, and metal ion loading modification can improve the CO₂ adsorption performance by Changing the type or number of functional groups on the surface of the material.

Key words: CO₂ adsorption, Porous solid adsorption material, Modification

摘要：

温室效应日渐显著，CO₂的捕集与储存（CCS）是一种潜力巨大的减排措施，其中吸附法捕集CO₂是最有前景的技术之一。多孔固体材料因其优异的CO₂吸附性能备受关注。针对吸附法脱除CO₂的研究进行综述，介绍了五种不同的吸附材料，总结了影响它们吸附CO₂的主要因素，以及改性后材料的吸附性能。结果表明，温度、压强、孔结构的改变会影响材料的物理吸附性能；还原改性、氧化改性和金属离子负载改性能够改变材料表面官能团的种类或者数量，提高了材料的CO₂吸附性能。

关键词: CO₂吸附, 多孔固体材料, 改性

CLC Number:

TE992.1

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Figures/Tables 4

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原材料	温度/ ℃	压强/ MPa	CO₂吸附量/ （mmol·g^-1）	参考文献
13X沸石	40	0.1	4.14	[11]
13X沸石	100	0.1	4.02	[11]
NaY沸石分子筛	30	0.1	2.19	[12]
NaY沸石分子筛	50	0.1	2.74
NaY沸石分子筛	70	0.1	2.04
MOF⁃5	55	5.0	14.50	[13]
MOF⁃5	70	5.0	13.00	[13]
Mg⁃MOF⁃74	5	0.1	10.00	[14]
Mg⁃MOF⁃74	25	0.1	8.50
Mg⁃MOF⁃74	45	0.1	7.50

原材料	温度/ ℃	压强/ MPa	CO₂吸附量/ （mmol·g^-1）	参考文献
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MOF⁃5	70	5.0	13.00	[13]
Mg⁃MOF⁃74	5	0.1	10.00	[14]
Mg⁃MOF⁃74	25	0.1	8.50
Mg⁃MOF⁃74	45	0.1	7.50

基体	w(N)/ %	比表面积/ (m²·g^-1)	微孔体积/ (cm³·g^-1)	孔体积/ (cm³·g^-1)	微孔率/%	温度/ ℃	压强/ MPa	CO₂吸附量/ (mmol·g^-1)	参考文献
椰壳		792	0.30	0.39	0.77	38	0.1	1.92	[17]
山核桃壳		956	0.34	0.61	0.58	30	0.1	2.31	[19]
杏仁壳		1 090	0.42	0.50	0.84	25	0.1	2.70	[6]
豆渣		1 060	0.43	1.00	0.43	25	0.1	4.24	[15]
竹子		1 800	0.42	0.80	0.51	25	0.1	4.50	[11]
葵花籽壳		1 790	0.42	0.77	0.55	25	0.1	4.61	[4]
木屑		1 260	0.55	0.62	0.89	25	0.1	4.80	[7]
CMS1	5.1	610	0.20	0.28	0.72	25	0.1	2.49	[8]
CMS1	10.6	1 109	0.34	1.58	0.59	25	0.1	2.66	[8]
CMS1	14.5	1 150	0.32	1.15	0.28	25	0.1	2.99	[8]
MOF1		1 474		0.87		0	0.1	4.10	[18]
MOF2		1 345		0.83		0	0.1	3.38	[18]
Mg⁃MOF⁃74		1 174		0.65		25	0.1	8.50	[14]

基体	w(N)/ %	比表面积/ (m²·g^-1)	微孔体积/ (cm³·g^-1)	孔体积/ (cm³·g^-1)	微孔率/%	温度/ ℃	压强/ MPa	CO₂吸附量/ (mmol·g^-1)	参考文献
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豆渣		1 060	0.43	1.00	0.43	25	0.1	4.24	[15]
竹子		1 800	0.42	0.80	0.51	25	0.1	4.50	[11]
葵花籽壳		1 790	0.42	0.77	0.55	25	0.1	4.61	[4]
木屑		1 260	0.55	0.62	0.89	25	0.1	4.80	[7]
CMS1	5.1	610	0.20	0.28	0.72	25	0.1	2.49	[8]
CMS1	10.6	1 109	0.34	1.58	0.59	25	0.1	2.66	[8]
CMS1	14.5	1 150	0.32	1.15	0.28	25	0.1	2.99	[8]
MOF1		1 474		0.87		0	0.1	4.10	[18]
MOF2		1 345		0.83		0	0.1	3.38	[18]
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Research Progress of Porous Solid Materials for CO₂ Adsorption and Removal

多孔固体材料吸附CO₂的研究进展

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