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美国莱斯大学优化环保天然气过滤器,研发最佳碳捕获材料

2017-03-27 166浏览 标签:

2017年3月23日,美国莱斯大学(Rice university)官网公布消息称,科研团队优化了天然气过滤器,研制了最佳的碳捕获材料。长期以来,天然气生产商希望在获取甲烷的同时尽可能多的吸收二氧化碳,并且可以应用可优化碳捕获或甲烷的过滤器。目前没有单一的过滤器可以实现上述所有功能,但莱斯大学的科研人员通过微调吸附剂满足了应用需求。

实验室的研究表明表面积为2800平方米/克,孔体积为1.35立方厘米/克的过滤器具有最大的碳捕获能力。同时研发人员还发现最佳的碳捕获材料在碳与甲烷的选择性之间还未达到最佳平衡。通过新的研究,研发团队已经找到了优化材料的方法。传统的方法是将材料的孔体积不断增加,从而提高吸附性。  

实验室通过加热聚合物前驱体工艺制备了最新的过滤器,然后采用含钾、氧和氢的试剂(也称为KOH)进行了化学活化处理。当聚合物在超过500摄氏度的温度下,用KOH试剂进行烧结,便可制成一个充满了纳米级碳捕获通道的多孔过滤器。



图: 材料样品

 

在加工过程中,KOH与聚合物的比例是决定最终过滤器特性的关键因素。当过滤器中KOH与聚合物的比例为3:1时,可以获得表面积为2700平方米/克,并且在5至30 bar的压力下,对二氧化碳的捕获能力达到最大。当KOH与聚合物的比例为2:1时,过滤器会获得较小的表面积2200平方米/克以及较小的孔体积,最终可获得二氧化碳吸收和甲烷选择性的最佳组合。孔的大小也是非常重要的因素,具有最大碳捕获能力的过滤器最大的孔也小于2纳米,而尺寸较大的孔利于提高甲烷的选择性。研发人员还表示,具有特定尺寸的孔数量比孔的总体积更重要。这些材料不仅可以用于从天然气中分离二氧化碳,而且还可以当作自然资源中固定二氧化碳的模型,同时这也是研发人员未来的研究方向。

研发成果发表在皇家化学学会“Sustainable Energy and Fuels”杂志上。

 

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