近日，我校化学化工学院于锋教授等在CO2高温捕集领域取得最新研究成果，利用电极箔工业废水“变废为宝”制备了CaMgAl水滑石衍生氧化物用于CO2高温吸附剂，展现了优异的CO2吸附容量和稳定性。相关工作该工作以“Preparation of CaMgAl hydrotalcite from electrode aluminum-foil industrial wastewater for high-temperature CO2 capture”为题在Chemical Engineering Journal（中科院一区TOP期刊，IF = 13.3）上发表，该论文第一作者为李甜甜和王强，通讯作者为于锋教授。
近年来，为缓解全球变暖，CCUS 技术快速发展。它不仅能够从源头捕集那些高排放行业所释放的大量CO2，避免其直接进入大气加剧温室效应，还能通过合理利用将CO2转化为有价值的产品，或是安全地封存起来，从而助力达成碳中和目标，对于缓解能源与环境之间的矛盾、推动可持续发展意义非凡。其中，在 CCUS 诸多环节中，高温CO2吸附剂的研究更是关键所在。在众多工业烟气排放过程中，往往伴随着高温废气排放，高温CO2吸附剂能够在这样的苛刻条件下有效吸附CO2，极大地拓宽了碳捕集的应用范围和效率，有助于攻克现有碳捕集技术面临的一些难题，进一步完善整个 CCUS 体系，为全球低碳转型提供强有力的技术支撑，是实现高效、经济且可持续的CO2减排的重要突破点。
图1 （a）P-CaMgAl-LDO的合成示意图；（b-d）CaMgAl-LDH和P-CaMgAl-LDH的XRD图和SEM图
图2 （a,b）CaMgAl-LDO和P-CaMgAl-LDO吸附前后的XRD图；（c）CaMgAl-LDO和P-CaMgAl-LDO的N2吸附/解吸等温线和孔容孔径分布图；（d, e, g, h）CaMgAl-LDO和P-CaMgAl-LDO吸附前后的SEM图；（f, i）P-CaMgAl-LDO吸附前后的mapping图
图3 CaMgAl-LDO和P-CaMgAl-LDO的（a）CO2动态吸附/解吸曲线、（b, c）不同温度下的恒温吸附2 h的性能比较、（d）最佳吸附温度下的恒温吸附2 h的性能比较、（e, f）最佳吸附温度下的15个循环稳定性、（g）不同类型水滑石吸附剂对CO2的吸附性能
图4 CaMgAl-LDO和P-CaMgAl-LDO的（a, b）不同二氧化碳分压下的动态吸附/解吸曲线、（c, d）在15 vol.% CO2分压下15个吸附/解吸循环中的稳定性和（e）循环稳定性比较
于锋教授团队以电极箔工业的含铝和磷酸废水为前驱液，制备了具有二维层状结构的钙镁铝水滑石（P-CaMgAl-LDH）前驱体，通过高温热处理得到了钙镁铝复合氧化物（P-CaMgAl-LDO）。该材料具有优异的CO2吸附性能，在100 vol.% CO2条件下，动态最佳吸附量可达到58.0 wt%（850℃），在750℃下恒温吸附2 h，最大吸附量可达57.8 wt%。当CO2浓度下降到50 vol.%、15 vol.%和5 vol.%时，P-CaMgAl-LDO的动态最佳吸附量可达到50.7 wt%（850℃）、46.9 wt%（780℃）和41.0 wt%（740℃）。此外，该材料也表现出了优异的稳定性，在100 vol.% CO2分压、750℃条件下，15次CO2吸附/脱附循环后（吸附时间和脱附时间各为30 min），吸附容量从55.4 wt%下降到46.8 wt%，容量保留率为85%。在15 vol.% CO2分压、750℃条件下，15次循环后，吸附容量保持在37.0 wt%左右，容量保留率接近100%。该研究不仅为电极箔工业废水的处理与资源化利用提供了一条新的策略，而且对高温CO2捕集材料的设计提供了一条新的思路。
（通讯员：潘珂珂 李甜甜）
