7月16日,《Science》雜志以全文(Research Article)的形式在線發(fā)表了南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、化工學(xué)院王軍教授課題組在沸石分子篩碳捕集領(lǐng)域取得的最新研究成果“Self-assembled iron-containing mordenite monolith for carbon dioxide sieving”(Science, 2021, 373, 315-320),南京工業(yè)大學(xué)為第一作者單位。
(上)雜原子絲光沸石一維孔道篩分CO2, Ar, N2和CH4的示意圖。(下)氣體吸附分離性能:(A) 298 K時(shí)CO2體積吸收量;(B) CO2/N2:15/85和CO2/CH4:50/50二元混合物在1 bar和298 K下的CO2/N2和CO2/CH4分離選擇性;(C-E) CO2/N2(CH4)穿透曲線;(F) 2-床VSA工藝的流程示意圖和(G) ASPEN模擬結(jié)果。
全球CO2的排放量逐年增長(zhǎng),導(dǎo)致嚴(yán)重的能源、環(huán)境、氣候等多方面的危機(jī)。碳捕獲與利用(CCUS)是實(shí)現(xiàn)CO2分離回收和綜合利用的有效途徑,對(duì)于減緩上述危機(jī),實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)具有重大意義,而CO2的高效捕集是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),然而開(kāi)發(fā)低成本、高效的碳捕集技術(shù)是一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。
針對(duì)這一難題,王軍教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了雜原子沸石分子篩水熱合成新路線,合成出結(jié)構(gòu)獨(dú)特的含鐵雜原子絲光沸石分子篩單塊材料,無(wú)需任何后處理即可直接作為自成型物理吸附劑,表現(xiàn)出迄今為止最高的CO2體積吸附容量和分離效率,對(duì)氬氣(Ar),氮?dú)猓∟2)以及甲烷(CH4)表現(xiàn)出良好的分子篩分能力,具有優(yōu)異的抗水汽性能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃燒后(CO2和N2分離)、沼氣以及天然氣純化(CO2和CH4分離)等體系中CO2的高效吸附分離。審稿人評(píng)價(jià),這一研究是碳捕集領(lǐng)域的重大突破,具有明顯的實(shí)際應(yīng)用潛力,開(kāi)拓了雜原子沸石分子篩在氣體吸附分離領(lǐng)域的新應(yīng)用。
南京工業(yè)大學(xué)周瑜教授為該論文的第一作者,南京工業(yè)大學(xué)碩士研究生張建林、王磊副教授,浙江大學(xué)崔希利教授和我校博士生劉曉玲為共同第一作者。王軍教授為論文的通訊作者,新加坡國(guó)立大學(xué)顏寧教授和浙江大學(xué)邢華斌教授為共同通訊作者。論文的通訊單位依次為南京工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué)。論文合作及協(xié)作單位包括新加坡化學(xué)與工程科學(xué)研究院、中科院高能物理研究所、北京大學(xué)、美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、中科院大連化學(xué)物理研究所、中國(guó)散裂中子源(東莞)和臺(tái)灣中原大學(xué)等。
原文鏈接:https://science.sciencemag.org/content/373/6552/315
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