金属氧化物改性Fe-CaO双功能材料

含氧烟气中捕集转化CO₂

Al、Zr、Ce掺杂稳定CaO骨架，在含氧烟气中循环捕集CO₂并原位转化为CO，抑制O₂对性能的衰减效应。

Gao, Zhuxian · Li, Caihu · Yun, Zhu · 胡修德 · 张建利 · 马晶晶 · 郭庆杰

Separation and Purification Technology 2025

具体参数

CO₂吸收容量

{'zh': '16.46', 'en': '16.46'} mmol/g

CO₂吸收容量

{'zh': '15.5', 'en': '15.5'} mmol/g

CO₂吸收容量

{'zh': '15.1', 'en': '15.1'} mmol/g

CO产率

{'zh': '8.71', 'en': '8.71'} mmol/g

CO产率

{'zh': '7.68', 'en': '7.68'} mmol/g

CO产率

{'zh': '6.78', 'en': '6.78'} mmol/g

技术优势

容量领先

Fe-CaO掺Zr样品初始CO₂吸收容量达16.46 mmol/g，显著高于掺Ce和Al的样品，源于强碱性位点促进CO₂吸附。

原位转化

利用高温逆向水煤气变换反应，在同一材料上将捕集的CO₂直接转化为CO，目标样品FCZ的CO产率达8.71 mmol/g。

抗氧稳定

Ca₁₂Al₁₄O₃₃和CaZrO₃相作为物理屏障并增强电子相互作用，在含O₂气氛中经过10次循环后仍能维持结构稳定。

共掺杂优势

Al、Zr、Ce掺杂促进Fe³⁺还原为Fe⁰，同时生成大量能吸附CO₂的O²⁻物种，提升捕集与转化性能。

应用场景

• 烟气碳捕集：直接从含氧烟气中捕集CO₂，省去脱氧预处理，降低系统复杂度和成本。
• CO₂加氢转化：利用RWGS反应将捕集的CO₂直接加氢为CO，同步实现捕集与转化。
• 高温吸附剂：在650 °C下保持较高CO₂吸收容量，适用于高温烟气环境，避免降温损耗。
• 合成气生产：捕获的CO₂原位转化为CO，作为合成气组分，用于下游化工生产。