聚乙烯亚胺改性介孔硅泡沫的CO2吸附性能研究：甘油基添加剂的影响及其在碳捕集中的应用

本文推荐：该研究聚焦聚乙烯亚胺（PEI）改性介孔硅泡沫（MCF）在CO2吸附中的性能优化，创新性引入甘油（glycerol）和甘油碳酸酯（glycerol carbonate）作为添加剂。通过材料表征（如红外光谱和氮气吸附分析）证实了添加剂与PEI的协同作用，尤其在75°C潮湿条件下使CO2吸附量提升49%。研究揭示了添加剂对动力学和稳定性的双重影响，为后燃烧碳捕集（CCS）技术提供了关键数据支撑。

　　

Highlight

本研究探讨了甘油和甘油碳酸酯作为辅助剂对聚乙烯亚胺（PEI）功能化介孔硅泡沫（MCF）CO₂吸附性能的影响，重点关注后燃烧碳捕集应用。材料表征显示PEI-辅助剂混合物成功负载到MCF中，氮气吸附分析证实了显著的孔道填充，红外光谱揭示了化学相互作用迹象。

Material characterisations

红外光谱显示，MCF/x样品在3450 cm^-1处出现宽峰，归因于分子间氢键和胺基-硅羟基相互作用。PEI/甘油复合物（如MCF/x.1200g）在1650 cm^-1附近出现氨基甲酸酯特征峰，表明CO₂与胺基的化学吸附。甘油碳酸酯修饰的样品则显示出环状碳酸酯基团（1800 cm^-1）与PEI链的氢键网络，这可能解释其更快的吸附动力学。

Conclusions

辅助剂的加入通常降低了CO₂吸附容量和胺效率，但在75°C和低浓度CO₂（<15%）条件下，支链PEI-甘油复合物表现出49%的吸附提升。循环实验表明115°C时质量损失显著，推测因PEI迁移至颗粒表面并热分解。尽管辅助剂具有动力学优势，但其对稳定性的负面影响仍需优化以平衡实际应用中的性能与耐久性。