核壳结构ETS-4@LSX沸石复合材料的合成及其在烟气CO2/N2高效分离中的选择性增强机制

本文推荐一种新型核壳结构ETS-4@LSX沸石复合材料，通过水热法将小孔钛硅酸盐ETS-4（核心）与大孔铝硅酸盐LSX（外壳）结合，显著提升CO2/N2选择性至81.4（1 bar, 303 K），其CO2吸附量达5.25 mmol g-1（20 bar），为烟气处理提供高效吸附方案。

　　

Highlight

本研究通过种子辅助水热法成功合成核壳结构ETS-4@LSX沸石复合材料，其独特的双孔结构（小孔ETS-4核心+大孔LSX外壳）实现了CO₂/N₂选择性飞跃——在1 bar和303 K条件下达到81.4，是纯LSX和ETS-4的5倍和7倍！动态吸附实验更显示其CO₂吸附容量高达3.52 mmol g^-1，犹如为烟气中的CO₂分子量身定制的“分子陷阱”。

Characterization of adsorbents

XRD图谱显示（图1），LSX在2θ=6.1°-37.4°呈现典型FAU型沸石衍射峰，而ETS-4@LSX复合材料完美保留了双相特征。HR-TEM图像生动捕捉到LSX像“糖霜”般均匀包裹ETS-4核心的瞬间，EDS元素分布图则揭示了Ti、Al、Si元素的梯度变化，宛如一幅纳米级的“元素地图”。

Conclusion

这项研究如同为沸石复合材料领域打开一扇新窗：ETS-4@LSX核壳结构不仅突破CO₂/N₂选择性瓶颈，其20 bar下5.25 mmol g^-1的CO₂吸附性能更媲美顶级MOF材料。这种“小孔筛分+大孔扩散”的协同机制，为下一代烟气处理吸附剂设计提供了教科书级的范例。