多級孔NaX分子篩的合成及CO2吸附性能

王煜瑤,張 強,于吉紅,2

(1.吉林大學無機合成與制備化學國家重點實驗室,化學學院, 2.未來科學國際合作聯合實驗室,長春 130012)

近年來,工業發展過度依賴化石能源,其消耗導致CO2排放量逐年增高,其溫室效應引發全球變暖,破壞生態平衡.如何有效地治理CO2污染問題是人類社會關注的焦點,CO2捕獲和封存技術被視為解決CO2污染問題的重要方案之一[1～3].目前,工業上主要利用胺類化合物的水溶液對CO2進行中和處理,該過程通常需要100 ℃以上的高溫作業[4],因而開發低能耗和高效率的CO2吸附材料和技術已成為科研界和工業界的目標.在此背景下分子篩因其獨特的吸附特性,在CO2吸附領域發揮著重要作用.

分子篩因具有規則的孔道結構、可調控的酸性和較大的比表面積而被廣泛應用于催化、吸附分離和離子交換等領域[5～7].目前,ZSM-5(MFI)[8～10],Beta( * BEA)[11],NaA(LTA)[12,13],X(FAU)[14～16],SAPO-34(CHA)[17,18]和Mordenite(MOR)[19]等分子篩已經實現了工業應用.其中,具有FAU拓撲結構的X分子篩因其三維12元環孔道結構和較低的硅鋁比(Si/Al摩爾比為1～1.5),而被廣泛應用于離子交換和CO2吸附領域[20,21].目前,X型分子篩的合成方法主要是在氫氧化鈉合成體系下,利用鈉離子導向作用并通過水熱條件或者微波輔助法合成[22～25].然而,由于分子篩的微孔尺寸小于2 nm,單一的微孔結構限制了分子在孔道內的擴散能力和吸附效率.多級孔分子篩在保留微孔分子篩骨架結構的基礎上,引入了介孔結構/大孔結構,在很大程度上解決了分子篩的擴散傳質問題.目前,開發制備高質量多級……