燃煤发电仍然是能源领域最大的碳排放来源，每年贡献约156亿吨[1]。因此，减少燃煤电厂的排放对于能源系统的脱碳至关重要[2]、[3]。实现低碳甚至负碳发电的一个有前景的方法是将煤炭与生物质共燃并结合碳捕集技术[4]、[5]、[6]。在现有的CO2捕集方法中，燃烧后固体吸附因其相对简单的工艺配置、较低的吸附剂成本和适中的能量需求而受到广泛关注[7]、[8]。特别是基于钙的吸附剂，由于其丰富的资源、低成本和高理论吸附容量，非常适合高温CO2捕集[9]、[10]。
然而，生物质共燃也给基于钙的吸附剂（CaL）带来了额外的挑战。与传统燃煤相比，生物质共燃会产生富含碱性和氯物种的烟气，尤其是当使用高K/Cl含量的农业废弃物作为燃料时[11]、[13]、[14]、[15]。这些条件可能会对基于钙的吸附剂造成额外的失活，从而降低其循环CO2捕集性能。虽然H2O、SO2和HCl对CaL吸附剂的影响已经得到了广泛研究[16]、[17]、[18]，但针对富含K/Cl的大气的系统研究仍然较少[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。K/Cl物种对碳酸化、循环稳定性和结构演变的影响尚不明确，这限制了适合生物质共燃的基于钙的吸附剂的发展。
传统的结构改性剂可以改善孔结构和机械稳定性，但它们在富含K/Cl的大气中的效果有限。含有Al和Si的铝硅酸盐材料可能提供额外的好处，因为它们可以部分稳定钾离子[24]、[25]、[26]、[28]，同时保持吸附剂框架的稳定性。值得注意的是，仅使用Al或Si的改性无法实现这种双重效果，而且缺乏在富含K/Cl的条件下对Al/Si联合改性的系统评估。了解并提高基于钙的吸附剂在这种条件下的性能对于开发适用于生物质共燃的耐用材料非常重要。
本研究系统地研究了富含K/Cl的生物质烟气对基于钙的吸附剂循环CO2捕集性能的影响，并提出了一种Al/Si联合改性策略来缓解这些影响。通过将高岭土和铝水泥掺入基于钙的吸附剂中，研究表明在富含K/Cl的条件下，吸附剂的结构稳定性和钾离子的固定效果得到了增强。多循环实验和动力学分析表明，联合改性的吸附剂保持了更高的CO2捕集效率，在重复循环中保持了累积吸附量，并且与传统的或单一改性的吸附剂相比，反应速率也有所提高，证实了所提出策略的双重效益。这些发现为碱-氯物种与基于钙的吸附剂之间的相互作用提供了新的见解，并为设计适用于煤和生物质共燃烟气中CO2捕集的耐用吸附剂提供了指导。
