洁净煤技术

作者：贾中昊, 邵斌, 谢志成, 胡军

关键词：中空微球,受限空间,双功能材料,CO₂捕集与原位转化,合成气

CO2捕集与原位转化(iCCC)技术是解决全球气候变暖的有效技术路径，将iCCC技术应用于工业高温烟气CO2捕集与原位逆水煤气变换(RWGS)反应过程，可以充分利用高温烟气的热能，在同一装置下实现CO2原位转化为合成气。双功能材料理性设计是实现高效iCCC技术的关键。以NaOH活化的多孔碳球为硬模板，通过Ca、Mg、Ni金属离子的共吸附和煅烧去碳模板，得到了具有中空微球结构的系列xNi-MgO/CaO双功能材料。其中空微球结构不仅降低了CO2吸附过程的扩散阻力、同时还提供了CaO/CaCO3在吸附过程中体积膨胀的缓冲空间；在中空微球受限空间上形成的NiO-MgO固溶体作为物理屏障分隔催化位点Ni0颗粒，有效抑制活性金属在高温下的烧结。通过筛选Ni/Mg比例和反应温度、H2体积分数等反应条件，考察了xNi-MgO/CaO双功能材料的等温CO2捕集和原位加氢转化性能。在优化反应条件下，反应温度为650 ℃、氢气体积分数为10%时，10Ni-MgO/CaO在10次吸附−转化循环中材料的CO2吸附量保持在10 mmol/g，CO2转化率维持在94%以上，CO选择性稳定在100%。动力学研究进一步证明了Ni-MgO/CaO中空微球受限空间结构对CO2捕集与加氢反应速率的强化作用。

来源：2025年第6期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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