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科学研究 | 化学与环境科学学院阿古拉副教授在碳捕集与封存技术领域取得新进展
发布时间 : 2023-10-16     点击量:

本网讯 近日,我校化学与环境科学学院阿古拉副教授课题组在化学工程领域国际知名期刊“Chemical Engineering Journal”(中科院一区TOP期刊,IF=15.1)上发表最新研究成果“Phosphorus-induced formation of micropores and nitrogen groups for efficient CO2capture: Experiments and DFT calculations”,我校硕士研究生包苏丹和青年教师菅薇博士为共同第一作者,阿古拉副教授为通讯作者。

党的十八大以来,习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”的发展理念日益深入人心,其深刻揭示了经济发展与环境保护之间辩证统一的客观规律,为开创我国生态文明建设新局面提供了强大的理论指导。“碳达峰”“碳中和”目标的提出,为未来的绿色能源发展道路指明了方向。内蒙古自治区主要以煤炭能源为主,其燃烧产生的CO2量居全国前列,因此,减少能源碳排放、大幅调整以煤为主的能源结构是我区解决碳达峰和碳中和问题的关键所在。

碳捕集与封存技术(CCS)被视为是减少CO2排放量的一种重要方案。近年来,以生物质为原材料制备CO2固体吸附剂的报道逐渐增加,尤其以氮掺杂改性方式为主的研究论文。但如何进一步增加吸附剂的氮含量以及探究氮基团和CO2相互作用机理成为一难点,且大部分研究以KOH为活化剂,对环境和设备造成了负面影响。

针对上述问题,课题组提出以磷诱导增加吸附剂的氮含量和孔隙度,并以K2CO3作为活化剂的氮掺杂碳材料的构建方法。该研究以生物质壳聚糖为碳源、三苯基膦为磷源、g-C3N4为氮源和自牺牲模板剂,制备了具有高CO2吸附容量(4.50 mmol/g)、高选择性(21%)和优异循环稳定性的吸附剂。通过DFT理论计算及表征实验结果,表明磷掺杂有助于生成微孔、吡啶氮和吡咯氮基团。该研究为制备氮掺杂碳材料提供了新的合成方法,并通过PDOS计算进一步阐释了氮基团与CO2相互吸附机理。

该研究依托内蒙古自治区绿色催化重点实验室、内蒙古自治区水环境协同创新中心的科研力量与成果数据,并得到内蒙古自治区高等学校创新团队(NMGIRT2302)、内蒙古自治区自然科学基金项目(2023LHMS02001)、内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目(NJZZ23021)、威斯尼斯人wns娱乐官方网站登录基本科研业务费专项资金(2022JBQN085)的支持。

阿古拉简介:副教授,硕士生导师,南开大学博士。主要从事多孔与纳米功能材料、多相催化和新型催化材料合成研究。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146149

图文:科技处(社会科学处)