富马酸铝微球吸附剂制备及其CO_(2)吸附特性

摘要

CO_(2)大量排放是造成全球气候变化的主要原因,减少CO_(2)排放成为全球共识。多孔材料具有较高的CO_(2)吸附能力、更高的效率和较低的再生能耗,是一种被认为可以取代当前液氨法捕集CO_(2)的有效方案。因此开发化学稳定,高CO_(2)吸附容量,成本低的吸附剂是多孔材料应用的关键。富马酸铝吸附剂因其高的比表面积,气体吸附能力在气体分离领域具有较大的应用潜力。为了简化富马酸铝的合成步骤,本项研究以富马酸二钠作为连接源,九水合硝酸铝作为金属源,在室温下快速合成富马酸铝MOF(mAlFu)微球吸附剂,并用于CO_(2)吸附。扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)等表征结果显示成功合成了类微球型mAlFu吸附剂。热重分析显示该吸收剂分解温度为400℃,具有较高的热稳定性。孔径分析结果表明:mAlFu吸附剂具有发达的孔道结构。研究mAlFu对CO_(2)的吸附性能,结果表明在303 K,100 kPa条件下,mAlFu的CO_(2)吸收量为2.21 mmol/g。通过构建的mAlFu的构象,基于蒙特卡洛法(GCMC)获得mAlFu的吸附量,通过对比实验值与计算值,结果表明选取模拟参数的计算方法可以用于计算mAlFu的气体吸附。同时计算获得烟气条件下的mAlFu吸附剂的CO_(2)选择性,值为14。循环再生性能表明:mAlFu的CO_(2)吸附能力保持稳定,证明mAlFu吸附剂在CO_(2)捕集领域具有较大的应用潜力。