東南大學低碳能源課題組取得重要科研進展

發布者:李震500彩票:2019-08-16浏覽次數:13

近日,能源与环境学院段伦博教授低碳能源课题组在材料领域著名学术刊物Journal of Materials Chemistry A(IF=10.733)上发表了题为“A Facile One-Pot Synthesis of CaO/CuO Hollow Microspheres Featuring Highly Porous Shells for Enhanced CO2 Capture in Combined Ca-Cu Looping Process via a Template-Free Synthesis Approach”的论文,并且该论文入选了该期刊2019年的热点论文集(2019 Journal of Materials Chemistry A HOT Papers)。论文的第一作者为2017级博士研究生陈健,段伦博教授为该论文的唯一通讯作者。  

钙铜联合循环工艺(Combined Calcium Looping and Chemical Looping Combustion)是一种新型的CO2捕集技术。该技术将传统钙循环技术与化学链燃烧工艺相结合,利用钙铜复合吸收剂中铜基氧载体还原反应所释放的热量原位煅烧钙基吸收剂,实现钙基吸收剂的再生。然而,由于铜基氧载体的存在,钙铜复合吸收剂在高温下更容易烧结,导致CO2捕集性能会随着循环次数的增加而急剧衰减,这已经成为了限制钙铜联合循环工艺进一步发展的主要障碍。如何延缓钙铜复合吸收剂的烧结,提高钙铜复合吸收剂的循环稳定性,这已经成为了钙铜联合循环工艺的研究热点。

三維中空材料由于其獨特的結構和可控的形貌,是目前功能材料合成領域的研究熱點。課題組將中空結構與鈣銅複合吸收劑相結合,采用無模板法制備鈣銅中空微球(無惰性支撐體添加),進而改善鈣銅複合吸收劑的CO2捕集性能。一方面中空結構可以顯著提高吸收劑的比表面積,爲反應提供更多的活性位點,提升吸收劑的CO2吸附速率;另一方面其內部的空心區間可以承受循環煅燒/還原-氧化-碳酸化反應過程中産生的應力,提高吸收劑的循環穩定性。

課題組采用基于奧氏熟化機理的無模板法制備了表面多孔且元素均勻分布的鈣銅中空微球,系統研究了前驅體濃度、水熱溫度、水熱反應時間等合成參數對鈣銅中空微球形貌和結構的影響,獲得了鈣銅中空微球最佳的合成參數。隨後在固定床反應器上測試了鈣銅中空微球的循環性能。可以發現,中空結構顯著提升了鈣銅複合吸收劑的CO2捕集性能。鈣銅中空微球的首次碳酸化率高達65.5%。經曆10次循環後,鈣銅中空微球的CO2捕集性能相比于濕法混合法、共沈澱法所制備的傳統鈣銅複合吸收劑分別提高了222%和114%。

本項科研工作得到了國家重點研發計劃項目的資助。(陳健)

論文鏈接:https://doi.org/10.1039/C9TA04513A


(責任編輯:吳婵 審核:李小男) 


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