簡(jiǎn)介

鋯酸鈉能夠在400℃-800℃的溫度范圍內(nèi)有效捕集CO?，其CO?理論吸附容量可達(dá)23.8wt.%。Alcérreca等人研究了不同溫度下鋯酸鈉的二氧化碳捕集性能，結(jié)果表明，在高溫下鋯酸鈉捕集性能表現(xiàn)更優(yōu)，特別是在550℃-700℃之間，鋯酸鈉捕集容量可達(dá)到19wt.%以上，而在低溫下，特別是150℃-300℃，隨著溫度升高鋯酸鈉捕集能力快速下降，150℃為17wt.%，200℃為10wt.%，到250℃下降到了4wt.%。推測(cè)是由于在低溫段鋯酸鈉材料隨著溫度升高產(chǎn)生了燒結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致材料性能下降，而在高溫段，鈉擴(kuò)散被激活，燒結(jié)效應(yīng)不會(huì)干擾到鋯酸鈉對(duì)二氧化碳的化學(xué)吸收過(guò)程。這也說(shuō)明鈉的擴(kuò)散為限速步驟。由圖1.6可以看出，鋯酸鈉的最佳捕集溫度在600℃-650℃之間[1]。

鋯酸鈉的性狀

捕集CO?及催化制氫研究進(jìn)展

在2004年Lopez-Ortiz等人首先研究了鋯酸鈉在高溫下吸收CO?的性能，研究中采用了固相法合成了鋯酸鈉，并在600℃下進(jìn)行了CO?的吸收實(shí)驗(yàn)。研究還將鋯酸鈉與硅酸鋰和鋯酸鋰材料捕集性能進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明，在600℃時(shí)，鋯酸鈉的吸收速率最高，并且表現(xiàn)出了良好的再生性能。鋯酸鈉捕集CO?的過(guò)程分為兩步。首先，堿性陶瓷顆粒的表面與CO?反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鹽外殼。此后，在鋯酸鈉核層外部的碳酸鹽層完全生成后，Na?需向外擴(kuò)散至碳酸鹽層外才能繼續(xù)與CO?反應(yīng)。該反應(yīng)由兩個(gè)不同的過(guò)程控制：在鋯酸鈉粒子表面的CO?吸附和鈉的擴(kuò)散[1]。

據(jù)報(bào)道，改變鋯酸鈉制作過(guò)程中鋯與鈉的摩爾比，可以提高吸收和轉(zhuǎn)化效率。在鋯酸鈉中摻雜鋯酸鋰可以改善吸收劑的CO?捕集性能，并且吸收性能取決于Li:Na摩爾比。最近，已經(jīng)報(bào)道了一種新的動(dòng)力學(xué)模型來(lái)擬合低、中、高CO?流量下鋯酸鈉捕集CO?的效果。目前，鋯酸鈉不僅被用作CO?的吸收劑，還被用作生物質(zhì)熱解制氫的催化劑，提高氫氣產(chǎn)量。有研究對(duì)比了鋯酸鋰和鋯酸鈉的捕集性能，結(jié)果表明鋯酸鈉更適合作為雙功能催化捕集材料，且鋯酸鈉的催化性能和捕集性能都勝過(guò)鋯酸鋰，在同樣的溫度段鋯酸鈉表現(xiàn)出了最佳的CO?轉(zhuǎn)化率(100%)，而鋯酸鋰只有35%的轉(zhuǎn)化效率。對(duì)比鋯酸鋰、鋯酸鈉在熱解條件下的捕集催化協(xié)同作用，氫氣產(chǎn)量分別從5.73mmol/g增加到8.87mmol/g和13.67mmol/g[1]。

參考文獻(xiàn)

[1] 周端迪. 鋯酸鈉固體吸收劑高溫循環(huán)吸收/解吸CO2的穩(wěn)定性研究[D]. 大連理工大學(xué), 2024. DOI:10.26991/d.cnki.gdllu.2024.003349.