強(qiáng)效溫室氣體SF6減排是環(huán)境、化工界面臨的重要課題，從工業(yè)廢氣中吸附分離和回收利用是一種有應(yīng)用前景的SF6資源化減排技術(shù)。煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院徐秀峰教授和王建博士研究團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。通過(guò)深入揭示吸附劑的構(gòu)效關(guān)系，設(shè)計(jì)制備了具有優(yōu)異性能的炭基吸附劑，為SF6等含氟氣體（F-gas）的吸附分離提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。相關(guān)研究成果以論文形式發(fā)表在Chemical Engineering Journal (2025, 520, 166100), Separation and Purification Technology (2025, 360, 130978), Carbon (2025, 232, 119839)和Carbon (2025, 244, 120647)，展示了他們?cè)诰?xì)調(diào)控炭材料孔結(jié)構(gòu)、表面極性及高效吸附分離SF6方面取得的系列進(jìn)展。
1. 揭示環(huán)境CO2介導(dǎo)的K2CO3活化機(jī)制，精準(zhǔn)調(diào)控吸附劑孔結(jié)構(gòu)
首次揭示了KOH后處理活性炭在空氣暴露條件下CO2介導(dǎo)的K2CO3活化機(jī)制。傳統(tǒng)上認(rèn)為KOH是主要活化劑，然而研究發(fā)現(xiàn)，空氣中的CO2會(huì)輕易地與浸漬的KOH反應(yīng)生成K2CO3。正是K2CO3而非KOH，在后續(xù)熱處理中扮演了關(guān)鍵的活化角色，有效調(diào)控了最終的孔結(jié)構(gòu)?；谶@一深刻的機(jī)理洞察，團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化活化溫度，成功制備了對(duì)吸附分離SF6有卓越性能的ACK1-800吸附劑，為理解堿金屬活化過(guò)程的本質(zhì)提供了重要啟示。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.166100
2. 一步炭化活化有機(jī)鉀鹽前驅(qū)體，構(gòu)筑高性能吸附劑
利用原位活化法，通過(guò)鉀鹽與有機(jī)前驅(qū)體的協(xié)同作用，一步合成出KHP-T系列碳材料。該方法巧妙地將碳源和活化劑融合，實(shí)現(xiàn)碳材料的一步合成。通過(guò)系統(tǒng)調(diào)控?zé)峤鉁囟?，精?zhǔn)控制了0.36-0.52 nm和0.52-0.80 nm兩個(gè)關(guān)鍵尺寸范圍的超微孔體積，優(yōu)化了吸附劑的孔結(jié)構(gòu)。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.130978
3. “微孔限域+介孔擴(kuò)散”協(xié)同，實(shí)現(xiàn)SF6/N2分離新突破
利用檸檬酸鉀與MgO納米片協(xié)同作用，制備出PC-xMgO吸附劑。MgO納米片在此過(guò)程中扮演了“空間隔離劑”，有效防止了PC熱解過(guò)程中產(chǎn)生的納米片聚集，從而構(gòu)建出兼具微孔限制和介孔擴(kuò)散的協(xié)同孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了SF6吸附容量、分離選擇性以及擴(kuò)散速率的優(yōu)化平衡。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119839
4. “自活化+表面極性調(diào)控”雙管齊下，拓展F-gas分離應(yīng)用
利用聚偏氟乙烯樹(shù)脂的直接熱解，實(shí)現(xiàn)了自活化，并結(jié)合原位引入的極性基團(tuán)，成功制備了PVDF-800吸附劑。該研究強(qiáng)調(diào)了同時(shí)優(yōu)化孔徑和表面極性對(duì)于開(kāi)發(fā)高性能F-gas分離吸附劑的重要性。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2025.120647
上述研究論文以煙臺(tái)大學(xué)為第一作者單位和通訊單位，第一作者分別為化學(xué)化工學(xué)院研究生師穎、付文旭，通訊作者為徐秀峰教授和王建博士。相關(guān)工作得到了山東省自然科學(xué)基金資助。
來(lái)稿時(shí)間：9月13日 審核：劉俞斌 責(zé)任編輯：劉運(yùn)正
