钢渣基催化剂-吸附剂杂化功能材料强化生物质气化制氢研究

本文推荐一项创新性研究：作者团队利用废弃钢渣与石灰石合成低成本催化剂-吸附剂杂化材料（CaO/Fe2O3），通过30次CO2吸附循环实验和生物质（松木屑）气化强化实验，证明该材料在温和条件下总吸附量达4.14 g·g?1（循环衰减率仅23.5%），应用于吸附增强气化时氢气纯度提升至74.57%（产率0.818 mmol·g?1·min?1），同时实现CO2原位捕集（浓度降至10.89%），为固废资源化与清洁能源生产提供双赢策略。

　　

Highlight

本研究成功利用钢渣和石灰石合成催化剂-吸附剂杂化功能材料，并通过多循环CO₂吸附实验和松木屑气化制氢强化实验验证其卓越性能。实验表明，该杂化材料具有显著的钙转化率和抗烧结特性，显著优于商业CaO。其中，A₄L₃S₂（4 mol·L^?1酸处理，石灰石:钢渣=3:2）在温和条件下实现总CO₂吸附量4.14 g·g^?1，30次循环后仅衰减23.5%；在严苛条件下仍保持3.81 g·g^?1的总吸附量。

材料特性

表3显示九种钢渣基杂化材料的组成。由于氧化钙（CaO）是CO₂吸附的主要成分，其含量对材料性能至关重要。混合比例对CaO含量的影响极为明显：随着钢渣比例增加，CaO含量显著降低，而Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂含量大幅上升。材料中含有的惰性金属氧化物（如Al₂O₃）可能形成刚性稳定剂，增强抗烧结效应。

结论

该材料在吸附增强生物质气化中显著提升氢气产量，纯度达74.57%，同时将合成气中CO₂浓度降至10.89%，展现了钢渣固废在清洁能源生产中的双重功能与资源化潜力。