氮掺杂硅基多孔材料的CO2吸附性能研究

基本信息
批准号:21307145
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:王家成
学科分类:
依托单位:中国科学院上海硅酸盐研究所
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:归林华,周真真,费凡,卢琦,王贺云
关键词:
氮掺杂氧化硅CO2吸附和储存多孔材料
结项摘要

The pressure swing adsorption (PSA) for CO2 capture has received increasing attention due to the low energy consumption, the ease of handling, the longevity of solid adsorbents, and no corrosiveness. The key of the PSA for CO2 adsorption is to obtain high-performance CO2 porous adsorbents for highly efficiently capturing CO2. This project proposed here about CO2 capture using porous solid adsorbents will develop a series of nitrogen-doped solid basic CO2 porous adsorbents by the nitridation of several porous materials having different pore sizes, such as microporous zeolites, microporous/mesoporous bimodal zeolites, and mesoporous silicas, at high temperatures. The microstructural change of porous materials before and after the nitridation as well as its effect on the sorption properties of porous materials will be analyzed. Also the CO2 adsorption-desorption performance of the nitrided porous materials will be studied using the PSA. The purpose of this project is to disclose the interaction and intrinsic physicochemical mechanism of the CO2 capture performance and the microstructure as well as the nitrogen contents of the nitrogen-doped porous materials, build the structure-activity relationship of the optimum CO2 adsorption performance corresponding to the optimum nitrogen content, pore size, etc, and accordingly determine the optimum nitridation parameters. By employing the optimum nitridation process, the nitrogen-incorporated porous materials with the excellent CO2 adsorption performance (high adsorption capacity, high adsorption ratio of CO2/N2, etc.) will be desirably prepared. The results of this project will be of much importance to achieve the efficient reduction of CO2 emission, improve the environmental quality, and promote the development of low-carbon economy. At the same time, the investigation will also provide the scientific help for the practical application of capturing CO2 using the PSA.

变压吸附法回收CO2技术具有低能耗、工艺简单、长寿命、无腐蚀等特性,受到越来越多的关注。变压吸附法的关键在于获得高性能多孔吸附剂以高效捕获CO2。本项目以多孔吸附剂回收CO2 为研究对象,选择几种不同孔径的多孔材料(微孔沸石、微孔介孔双孔沸石和介孔SiO2)为原料,结合高温氮化法制备一系列氮掺杂固体碱性CO2多孔吸附剂,研究材料氮化前后的结构变化及其对吸附性的制约关系,并利用变压吸附法研究合成产物的CO2吸附-脱附特性。本项目研究将揭示含氮多孔材料的CO2吸附性能与微结构和氮含量之间的关联及内在物理化学机制,建立CO2高效吸附性能与对应的最佳氮含量和孔径结构间的构效关系,并确定优化的氮化参数,获得具有高CO2吸附性能(高吸附值、高选择性等)的氮掺杂多孔吸附剂。项目的研究成果对于实现CO2减排、改善环境质量、促进低碳经济发展具有重要意义,同时也可为变压吸附法回收CO2的实际应用提供科学依据。

项目摘要

随着人口的快速膨胀、对能源消耗的爆炸性增长、以及越来越多的国家进入工业化发展阶段,可以预见在未来将要消耗更多的化石燃料,因此化石燃料燃烧排放的CO2还将对气候变暖起主导作用。本项目以CO2的吸附与存储为研究对象,采用多种手段发展一系列高性能CO2吸附材料。采用氨气氮化法制备一系列N掺杂介孔SiO2材料,最高氮含量为20.1%,N的掺杂明显提升了CO2吸附能力,其在常温常压下对CO2吸附能力为0.51 mmol/g,这主要归功于孔壁表面存在大量的氨基官能团,有利于CO2酸性分子的化学吸附;采用浸渍法制备介孔基有机无机SBA-15/PEI复合材料,其最高CO2吸附能力为1.78 mmol/g;利用一步聚合活化法制备了N修饰多孔碳材料,表现出高的CO2吸附能力2.86 mmol/g(室温中);并研究了一些不同N掺杂碳材料对电催化氧还原的反应能力,发现这类材料中吡啶N具有较高的电催化氧还原能力,这主要是因为N原子的引入导致其周边碳原子的电荷不匹配,从而提高了电催化能力。

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

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.19.016
发表时间:2020
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

王家成的其他基金

相似国自然基金

1

氮掺杂微介梯度孔炭材料的设计、可控制备及其CO2吸附性能研究

批准号:21506184
批准年份:2015
负责人:蔡进军
学科分类:B0816
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
2

煤矸石基多孔硅材料的调控制备、表面改性及吸附CO2的研究

批准号:21466028
批准年份:2014
负责人:张建斌
学科分类:B0816
资助金额:60.00
项目类别:地区科学基金项目
3

氮掺杂钙钛矿/氮掺杂石墨烯复合材料的构筑及其光催化还原CO2性能研究

批准号:21862013
批准年份:2018
负责人:詹海鹃
学科分类:B0202
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
4

过渡金属单原子负载氮掺杂多孔碳材料的结构设计及电催化还原CO2性能研究

批准号:21878270
批准年份:2018
负责人:雷乐成
学科分类:B0816
资助金额:66.00
项目类别:面上项目