以煤气化细渣为前驱体制备用于捕集CO₂的功能材料

【作者】 海雪琴； 白永辉； 宋旭东； 吕鹏； 王焦飞； 苏暐光； 于广锁；

【机构】 宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室化学化工学院； 华东理工大学洁净煤技术研究所；

【摘要】 煤气化细渣（CGFS）作为气流床煤气化过程的主要固废,富含残碳及硅铝矿物,其高值化利用对实现"双碳"目标具有重要意义。本研究通过两种创新路径将CGFS转化为高性能CO₂吸附材料,为固废资源化与碳捕集技术提供协同解决方案。通过浮选分离CGFS中的残碳与灰分,采用化学活化-水热两步法合成介孔碳材料,材料比表面积达670m³/g,CO₂吸附容量为29.4cm³/g（298 K）,水热过程中硅铝凝胶在孔道表面形成,通过填充大孔并调控孔结构,使吸附容量提升12.3cm³/g。以CGFS灰分为原料,经酸洗-碱熔分级提取硅铝组分,分别通过水热结晶和微波法合成X型与MCM-41分子筛。X型分子筛（比表面积542 m³/g）呈立方晶型,以微孔为主,MCM-41（比表面积1469m³/g）具有二维六方介孔结构。采用四乙烯五胺（TEPA）修饰后,MCM-41表面引入-NH基团,30%负载量下吸附容量提升至24.5 cm³/g,吸附焓（10–18 kJ/mol）表明其转向化学吸附机制。X分子筛因孔道堵塞导致吸附性能下降,验证其物理吸附主导特性。本研究通过多路径资源化策略,分别利用CGFS的碳组分与硅铝组分开发出两类高性能CO₂吸附材料,介孔碳材料凭借高比表面积与快速吸附动力学适用于工业烟气捕集;功能化分子筛则通过化学修饰提升选择性,适用于低浓度CO₂捕获。两者协同展示了CGFS在固废增值与碳减排中的双重潜力,为煤气化技术的绿色闭环提供了理论与技术支撑。更多还原