水蒸汽对新型纳米铁(锌)基改性HKUST-1/MCFs微介孔复合材料强化吸附CO2机理研究

基本信息
批准号:21776294
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:李磊
学科分类:
依托单位:中国科学院山西煤炭化学研究所
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:肖福魁,尹衍龙,袁丹萍,李建明,银海
关键词:
微介孔复合材料二氧化碳金属有机骨架吸附剂水蒸汽
结项摘要

It is generally accepted that a reduction of the CO2 from power plants that promote climate change is necessary globally. It is rise to new challenge of a sharp decrease in separation efficiency due to the competitive adsorption of water vapor in coal-fired flue gas for CO2 capturing over traditional sorbent. Thus, the study of the effect of steam on enhanced mechanism of CO2 adsorption over nanoscale iron (zinc)-modified HKUST-1/MCFs micro-mesoporous composites was proposed. On the theoretical level, the effects of surface chemical properties of the nanoscale iron (zinc)-modified HKUST-1/MCFs micro-mesoporous composites on the adsorption equilibrium, kinetics, and selectivity will be discussed. H2O partially or completely dissociated to form a surface containing OH by optimizing iron (zinc)-based particles size and chemical properties. The adsorption mechanism between active components and CO2 will be investigated to reveal the intrinsic reasons of adsorption CO2 in the steam atmosphere over the composites. Furthermore, to optimize the micro-mesoporous composites and reaction conditions.of adsorption CO2 required. Technically, it is investigated that the CO2 capture from flue gas by the synergy of nanoscale iron (zinc)-modified HKUST-1/MCFs micro-mesoporous composites at high humidity. The results of the project have important application value and scientific significance for solving the effective CO2 capture under water vapor conditions.

CO2高效捕获的研究对于解决温室效应问题具有重大意义。针对实际燃煤烟气中含有的水蒸汽竞争吸附导致传统吸附剂捕获CO2性能急剧下降的问题,本项目提出了水蒸汽对纳米铁(锌)基改性HKUST-1/MCFs微介孔复合材料强化吸附CO2机理研究。从理论层面上,研究和揭示纳米铁(锌)基改性HKUST-1/MCFs微介孔新型复合材料表面性质对CO2、H2O吸附相平衡、动力学和分离选择性的影响规律,优化调节铁(锌)离子尺寸和化学性质,促进表面吸附H2O的解离,进而揭示水蒸汽条件下吸附剂CO2吸附的内在原因;从技术层面上,通过改性微介孔材料的协同作用,研制出高湿度条件下具有更高CO2吸附容量的纳米铁(锌)基改性HKUST-1/MCFs微介孔复合材料,项目成果将为解决实际含水蒸汽条件下新型CO2高效捕获这一难题提供新的理论和技术基础。

项目摘要

CO2高效捕获的研究对于“双碳”目标的实现具有重要的意义。针对实际燃煤烟气中含有的水蒸汽导致传统吸附剂捕获CO2性能急剧下降的问题。因此在前期研究基础上,本项目选择HKUST-1为基础进行改性,分别制备了HKUST-1/MCFs复合材料,Zn-HKUST-1/MCFs复合材料和Fe-HKUST-1/MCFs复合材料,考察了其抗水性能以及CO2吸附容量,并结合XRD、N2吸脱附、XPS、TEM等表征,借助DFT手段探究了复合材料的CO2吸附机理。主要内容及结果包括:. 制备了HK/MCFs-x复合材料用于CO2吸附过程,发现随着压力的增加,CO2吸附量也随之增加,表明压力是吸附过程的主要驱动力;在动力学方面,随着温度的升高,CO2的传质速率越快。然而,由于热力学的限制,材料的吸附容量逐渐降低。吸附材料具有良好的抗水性能和CO2吸附循环使用性能。. 制备了Zn-HK/MCFs-x复合材料用于CO2吸附过程,发现Zn-HK/MCFs-1:7.5具有最大的CO2吸附容量比HKUST-1/MCFs提高了31.5%。当含水量wt%=5-6时,二者的CO2吸附量有明显地增加,此时Zn-HK/MCFs-1:7.5比单纯HKUST-1的CO2吸附量提高65%。同时制备了Fe-HKUST-1/MCFs复合材料用于CO2吸附过程,发现有水存在时,吸附材料具有更高的CO2吸附容量。. 通过DFT计算表明,Zn-HK/MCFs-x具有更高的CO2吸附能力,且与CO2分子之间存在更多的电子转移和交换,有利于提高其CO2吸附能力。项目成果将为解决实际含水蒸汽条件下新型CO2高效捕获这一难题提供新的理论和技术基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022
2

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
3

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

DOI:10.7685/jnau.201807013
发表时间:2019
4

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180900
发表时间:2018
5

双粗糙表面磨削过程微凸体曲率半径的影响分析

双粗糙表面磨削过程微凸体曲率半径的影响分析

DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.017
发表时间:2017

李磊的其他基金

批准号:51205315
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31871044
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31700686
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40806072
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81872043
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:19702022
批准年份:1997
资助金额:11.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21605006
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770821
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:U1630133
批准年份:2016
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81402425
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41302147
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71203153
批准年份:2012
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51201138
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51201029
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91949117
批准年份:2019
资助金额:68.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40574077
批准年份:2005
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51564034
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51575444
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51108376
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072107
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:20904031
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51874153
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51802216
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072338
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:21174116
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51204082
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10572149
批准年份:2005
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:11075081
批准年份:2010
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:61503114
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807335
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31802242
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39070820
批准年份:1990
资助金额:2.50
项目类别:面上项目
批准号:81871211
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81801473
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11301285
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40805004
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81472679
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:21573145
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:21674087
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21306217
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71203102
批准年份:2012
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51874092
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61505127
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51364039
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81202484
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50607008
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31471353
批准年份:2014
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:31771633
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21901144
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701753
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81672883
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:39200160
批准年份:1992
资助金额:4.80
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10575054
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:51278172
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30500502
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81770292
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81401837
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502507
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40974108
批准年份:2009
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:81603335
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100587
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11901389
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50808068
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11902182
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81673228
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:30971655
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81570238
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81400446
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71874120
批准年份:2018
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51905413
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41174155
批准年份:2011
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:71762028
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81702397
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473020
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81802754
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11302235
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51478167
批准年份:2014
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:59472008
批准年份:1994
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:10926121
批准年份:2009
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:69375013
批准年份:1993
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:51108213
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41575005
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:70871085
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:31171382
批准年份:2011
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51676126
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51373143
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:31600997
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50703032
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61101067
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20974089
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:81300857
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51504185
批准年份:2015
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51206006
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51177073
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:42004115
批准年份:2020
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41905106
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51908259
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773206
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

水蒸汽对钾基吸附剂CO2吸附机理影响研究

批准号:21306217
批准年份:2013
负责人:李磊
学科分类:B0815
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

新型纳米铁基MOF复合材料及其强化CO2/N2/H2O吸附分离机制

批准号:21576092
批准年份:2015
负责人:夏启斌
学科分类:B0804
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
3

新型炭基固体胺吸附剂孔结构对CO2吸附行为影响及其机理研究

批准号:51406169
批准年份:2014
负责人:程琰
学科分类:E0604
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

铁基介孔和纳米管阵列结构小球的设计合成及其对砷的吸附

批准号:51002080
批准年份:2010
负责人:黎飞虎
学科分类:E02
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目