CCS二氧化碳吸附劑材料， 為碳捕集、碳中和發展

二氧化（huà）碳（tàn）捕（bǔ）集、封存和利用（CCUS）技術的發展以及應用場景的擴大，基於吸（xī）附技（jì）術（shù）實（shí）現二氧化碳（tàn）捕集（jí）也廣受關注。其中（zhōng），研發低成本、高效率的二（èr）氧化碳吸附劑材料成為當前研究和產業化的熱點之一。

固體吸附（fù）劑材料對環境友好

在二氧化碳分離、捕集技術中，吸附技術是相對（duì）成（chéng）熟並（bìng）且應用（yòng）最多的一種技術。吸附技術具有能耗低、操作簡單、吸（xī）附量大、循環性能好等優點，與吸附技術（shù）相配套的二氧化碳（tàn）吸（xī）附劑材料種類較多，總體（tǐ）而言，可分為固體吸附劑材料與液體吸附劑材料。

東南大（dà）學材料科學與工程學院教授張友法介紹，固體吸附劑材料具有較弱的（de）腐蝕性，而（ér）且吸（xī）附能耗低，具有安全性和環境（jìng）友好（hǎo）性等優勢，將其應用到二氧化碳捕集中具有很好的效果。固體（tǐ）吸附劑材料還包括（kuò）了高溫吸（xī）附劑材（cái）料和低溫（wēn）劑吸附材料。其中，高溫吸附劑材（cái）料以氧化鈣吸附劑材（cái）料為（wéi）代表，能夠在高達600℃的（de）溫度下對二氧化碳進（jìn）行吸附。由於氧化鈣吸附劑材料屬於堿性物質（zhì），二氧化碳屬於酸性氣體，因此其能較為容易（yì）地吸附二氧化碳，這兩種物質通過化學反應生成碳酸鈣。

低（dī）溫吸附劑材料包（bāo）括活性炭、沸石等，除了不能在較高（gāo）溫度下吸附（fù）二氧化碳外（wài），具有較好的二氧化碳吸附效率和再生性能等優點。以沸石為例，它是自（zì）然界中存（cún）在的一種天然矽鋁（lǚ）酸鹽，具（jù）有納米級的均勻孔徑，形成相互連接的通道和網狀結構，具有篩分分子、吸附、離子（zǐ）交換和催化作用，人工合成的沸（fèi）石又被稱（chēng）為分子（zǐ）篩。分子篩的吸附是一種物理過程，通過分子引力作用在固體表麵產生一種“表麵力（lì）”，當二氧化碳氣體流過時，其中的分子會碰撞（zhuàng）到吸附材料（liào）表麵，並聚集於此，從而使氣體中的分子數目減少，達到分離、清除的（de）目的。由於吸附不發生化學變化，因此（cǐ）隻（zhī）要設法將聚集在表麵的分子“趕（gǎn）跑（pǎo）”，“再生”的分子篩就又具有吸附能力了。

液體吸附劑（jì）材料成本較低

作為二氧化碳吸附劑材料生產企業之一，西安藍曉科技新材（cái）料股份有限公司（以下簡稱藍曉科技）董事長高月靜說，目前全球（qiú）範圍內，工業化的二氧化碳捕集技術以溶劑吸附法為主，核心吸附材料為液體（tǐ）有機（jī）胺化合物。液體胺吸附效果好、成本低，但是再生能耗高，對設備腐蝕較大（dà）。

不過，隨著科技的進（jìn）步，液體吸附劑材料也在不斷（duàn）改進和優化。鄭州大學化工（gōng）學院、中國科學院過程工程研究所等單（dān）位的科（kē）研人（rén）員發表的文章《負載型離子液體吸附分離二氧化碳的研究現（xiàn）狀及展望》顯示，因具（jù）有極低揮發性、強氣體親和性、可（kě）調的（de）結構性質（zhì）等特點，離（lí）子液（yè）體在二氧化碳捕集分離領域逐（zhú）漸（jiàn）顯示出獨特的優勢。但離子液體通常黏度較（jiào）高，或在室溫下呈固態，導致吸（xī）附效（xiào）果差或者無法直接應用於吸附分離過程。

而負載型離子液（yè）體是將（jiāng）離（lí）子（zǐ）液體與有（yǒu）機（jī）或無機多孔材料，通過物理或化學方法結（jié）合而（ér）形（xíng）成。作為二（èr）氧化碳吸附劑材料，負載型離子液體兼具（jù）離（lí）子液體和（hé）多孔材料（liào）的共（gòng）同優勢，不僅能提升（shēng）選擇性分離效果（guǒ），還能有效避免采用離（lí）子液體直接吸收（shōu）二氧化碳的高黏度問題，提高了二氧化碳吸附（fù）效率。通（tōng）過離子液體和載（zǎi）體的不同結（jié）合方式（shì），負載型離子液體可分為物理負載型、化學負載型離子液（yè）體，其合成方法通常為浸漬法、鍵合法、溶膠—凝膠法（fǎ）等（děng）。與離子液體結合的多孔材料，主要包括矽基、聚合物、活性炭、沸石與金屬有機骨架等。

新型吸附劑（jì）材（cái）料不（bú）斷出現

當前，我國在二氧化碳吸附劑（jì）材料研發方麵不斷取得（dé）新突破。如南京工（gōng）業大學化工學院劉曉勤教授、孫林兵教授課題組研發出一種智能光響應吸附劑材料，實現了對二（èr）氧化碳的低能（néng）耗、可控式捕集。相關研究成果發表在國際知名期刊（kān）《德國應用化學》上。

在工業上的吸附分離（lí）操作中，傳統吸附劑材料（liào）通常需要在變溫或變壓條件下（xià）實（shí）現其（qí）循環（huán）使用，也就是在常溫下吸附、升溫時（shí）脫附或在加壓下吸附、減壓後脫附（fù）。“但問題是，這個吸附—脫附的過程能（néng）耗較高。”孫林兵說，材（cái）料能吸附二氧（yǎng）化（huà）碳，材（cái）料本（běn）身就必（bì）須具備吸附活性位（wèi）點，否（fǒu）則就無法實現選擇性吸附。

為了（le）減小（xiǎo）吸（xī）附—脫（tuō）附過程的能耗，課題組在吸附劑材料中引入諸如偶氮苯等光響應成分，使其和活性位點發生作用，在（zài）不同光照條件下，響應（yīng）分子（zǐ）的（de）構型（xíng）發生轉（zhuǎn）變，進（jìn）而對活性位點的（de）性質進行（háng）了調節，實現二氧化碳的吸附和脫附。