综述：二氧化碳捕集与分离材料的进展：可持续应用的新兴趋势、挑战与前景

时间：2025年5月15日

来源：Carbon Capture Science & Technology

编辑推荐：

这篇综述系统评述了CO2捕集材料（如MOFs、COFs、活性炭、沸石分子筛）的最新进展，重点探讨了材料设计（孔隙调控、表面功能化）、性能优化（吸附容量、选择性、再生效率）及其在可持续应用（如催化转化、负碳技术）中的潜力，为应对气候变化提供了材料科学视角的解决方案。

二氧化碳捕集与分离材料的进展：可持续应用的新兴趋势、挑战与前景

1. 引言

二氧化碳（CO₂）作为主要温室气体，其浓度上升导致的气候变化亟需高效捕集技术。传统方法如胺吸收（MEA）存在高能耗问题，而新兴多孔材料（如MOFs、COFs）通过可调控的孔隙结构和表面化学性质，显著提升了CO₂吸附容量（如NU-1501达10.5 mmol/g）和选择性。

2. 物理化学多孔吸附剂

活性炭：低成本且易再生，但湿度敏感。改性策略如锌蒸气活化可将CO₂吸附量提升至209 mg/g（0°C）。
沸石分子筛：高选择性（CO₂/N₂选择性达376），但受限于孔径。钾掺杂FAU型沸石（KX）选择性提升至152。
MOFs：超高比表面积（如UiO-66）和可功能化特性，氨基修饰后CO₂吸附量提高43.3%。
COFs：全有机骨架赋予化学稳定性，磺酸功能化COF-300-SO₃H的CO₂/N₂选择性达393。

3. 化学反应性吸附剂

胺类化合物：固载化聚乙烯亚胺（PEI）使MCM-41吸附量达1.742 mmol/g，循环稳定性70%。
离子液体：氨基酸离子液体（AAILs）在313 K下吸收量0.18 g/g，且可逆再生。
钙钛矿材料：Sr_0.5Ca_0.5Co_0.5Fe_0.5O₃通过碳酸盐转化实现高温CO₂捕集。