大连理工大学叶俊伟教授、青海大学王维副教授团队，CEJ：多级孔MgO/生物炭复合材料的结构调控，实现CO2的高效选择性捕获

第一作者：李德燕

通讯作者：叶俊伟，王维

单位：大连理工大学，青海大学

大量温室气体的排放导致了严重的全球变暖、气候变化和相关环境问题。二氧化碳（CO₂）是一种主要的温室气体，其在大气中的浓度在不到260年的时间里从工业化前的280 ppm水平急剧上升到目前的~400 ppm。因此，碳捕获、封存和利用技术的发展引起了广泛关注。目前已开发出许多用于捕获CO₂的材料和技术。固体吸附剂因其环境友好、安全、易于操作、低成本和可回收等特性，被视为高效捕获CO₂的理想材料。其中氧化镁（MgO）生态友好、无毒、无腐蚀性、价格低廉，并且具有适宜的碱度，能与酸性CO₂气体发生相互作用，可在较宽的温度范围内工作以及能在相对较低的温度下再生，因此非常适合用于CO₂捕获。但是MgO在CO₂吸附应用中也存在一些问题：MgO的碱性活性吸附位点匮乏，导致其吸附容量低、吸附动力学较慢；微纳米结构的MgO，表面极性强，易团聚；高温再生处理易烧结，影响其循环使用性能；MgO表面易形成碳酸盐终止层，阻碍了CO₂进一步反应扩散，降低其吸附速率。因此，开发具有快速吸附动力学、高吸附性能、循环稳定的MgO基材料是该领域的研究热点。

近日，来自大连理工大学的叶俊伟教授团队与青海大学的王维副教授团队合作，在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Hierarchically porous MgO/biochar composites for efficient CO₂ capture: Structure, performance and mechanism”的文章。该文章采用微波辅助水热法制备了MgO/生物炭的复合材料，通过优化制备参数，调控形貌结构，使复合材料具有高比表面积、多级孔结构及丰富的碱性活性位点，显著提高了复合材料对CO₂的吸附容量、选择性和循环稳定性。这项工作的方法和发现为开发用于捕获CO₂的高效、经济的固体吸附剂提供了新的思路。

MgO/生物炭复合材料对CO₂的吸附速率较高，在20分钟内就达到了吸附平衡，最大吸附量为6.65 mol/kg（273K，1bar）。此外，MgO/生物炭对CO₂/N₂具有优异的选择性，当CO₂和N₂的体积比为15:85时，选择性为96.70。经过3次吸附脱附循环后，MgO/生物炭的吸附容量仍为5.70 mol/kg。

叶俊伟教授简介：大连理工大学教授，博士生导师。2007年于吉林大学获得博士学位。任辽宁省硼镁特种功能材料制备及应用技术工程实验室主任、中国化工学会无机酸碱盐委员会委员、辽宁省化工学会化工新材料专业委员会副主任委员、辽宁省非金属矿工业协会副会长等。获辽宁省教学名师、全国石油和化工教育教学名师，国家级教学成果奖一等奖1项和二等奖1项等。主要从事资源化工与先进功能材料研究，承担和参与完成国家自然科学基金项目、国家“863”计划项目、辽宁省自然科学基金项目、企业委托项目等40余项的研究工作。在国内外学术期刊上发表论文160多篇；授权发明专利40多项。

李德燕，大连理工大学化工学院博士研究生，师从叶俊伟教授。研究方向为镁基复合材料的构筑及性能研究。