研究提出胺法碳捕集溶剂的催化再生新路径

研究提出胺法碳捕集溶剂的催化再生新路径

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科学网

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https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/3/541013.shtm

碳捕集技术是应对全球气候变化的重要手段之一，其中胺溶液吸收法是最成熟的碳捕集技术之一。然而，该技术在实际应用中存在能耗高、溶剂降解和设备腐蚀等问题。近日，中国科学院广州能源研究所研究员廖玉河联合比利时鲁汶大学和法国道达尔能源公司，在国家自然科学基金面上项目等项目的资助下，研究提出了一种酸碱协同催化胺法碳捕集溶剂再生的新路径。

近日，中国科学院广州能源研究所研究员廖玉河联合比利时鲁汶大学和法国道达尔能源公司，在国家自然科学基金面上项目等项目的资助下，研究提出了一种酸碱协同催化胺法碳捕集溶剂再生的新路径。相关成果发表于《自然-催化》（Nature Catalysis）。

胺溶液吸收捕获二氧化碳是成熟的碳捕集技术之一，当前有望广泛应用于燃煤电厂、水泥、钢铁等行业。但是，该技术脱附二氧化碳以再生胺溶剂需要较高温度（>120℃），导致溶剂再生过程能耗高（占整个碳捕集过程能耗的60%以上）和溶剂降解，且高温胺溶液腐蚀设备。

ZrOxHy协同催化机理图。研究团队供图

针对上述问题和基于前期研究基础，研究人员通过调控溶胶-凝胶合成方法的pH值，获得了富含桥联羟基和端位羟基的ZrOxHy固体催化剂。原位表征和动力学研究表明，无需这两种羟基在催化剂表面的空间邻近性，通过催化剂羟基之间的酸碱平衡和协同催化即可实现氨基甲酸盐解离与质子转移的双循环反应，从而提升二氧化碳的脱附速率。

在固定床实验中，ZrOxHy催化剂表现出优异的催化性能，在95℃条件下二氧化碳从胺溶液中的脱附速率提升2.5倍，显著降低了溶剂再生能耗和再生温度。该催化剂也具有良好的循环稳定性和可回收性。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41929-025-01307-8