金属氧化物与掺氮生物质协同吸附CO2机理
汪辉春
王莹
顾明言
陈萍
安徽工业大学 能源与环境学院,安徽 马鞍山 243002
摘要：目前吸附材料众多,如沸石、MOFs、聚合物等,而生物质具有分布广泛、低成本、可再生和净零排放等优点成为研究热点.已有研究表明掺氮有利于提升生物质炭对CO2的吸附性能,金属矿物质可对生物炭改性,增大生物炭表面有效吸附面积.但何种氮基团对于生物质炭表面CO2吸附性能影响显著仍未清晰,金属矿物质与富氮改性协同作用下生物质炭表面CO2的吸附特性尚未明晰.基于此,采用量子化学理论计算研究了不同含氮基团生物质炭表面CO2的吸附机理,系统探究了不同金属氧化物(MgO、CaO)及其耦合掺氮生物炭对CO2吸附的影响机理.结果表明,各含氮基团生物质炭不同吸附方式中,含N-X 生物质炭对 CO2 吸附作用最强.分析 CO2 在 MgO 与 CaO 体系中 O-Top、Hollow和Bridge三种不同吸附方式,得出CO2以O-Top方式吸附于CaO体系中的吸附能最大,相同吸附方式下较MgO对CO2的吸附能高92.22 kJ/mol.相较MgO,CaO中O对CO2中C的作用更强,电子云重叠区域更大,电荷转移更多,与CO2分子间的作用引力更强.进一步研究发现含N-X生物质炭与CaO耦合对CO2吸附有一定协同促进作用,较单独含N-X生物质炭和CaO而言,二者耦合对CO2的吸附能分别提升了136.81 和0.87 kJ/mol.本研究为高质含碳化学品的制备提供了理论支撑.
关键词：生物质炭含氮基团金属氧化物CO2密度泛函理论
分类号：TK6(生物能及其利用)
资助基金：国家自然科学基金(52206129)安徽高校自然科学研究项目(KJ2021A0381)煤燃烧国家重点实验室开放基金资助项目(FSKLCCA2206)
论文发表日期：2023-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 98-107 )
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