有机胺调控的固体材料提高CO2吸附性能主要通过以下几个方面的原理：
化学吸附作用：有机胺中的氨基（-NH2）与CO2分子发生化学反应，形成氨基甲酸酯、碳酸氢盐等物质。例如，CO2与氨基反应可以生成氨基甲酸酯，这是一种较强的化学键合作用，能够有效地吸附CO2分子。这种化学吸附作用通常在较高温度下也能保持较好的吸附效果。
N原子利用率提高：在CO2吸附体系中引入水分，使其参与CO2捕集，有利于提高CO2与氨基的反应摩尔比，从而增大N原子利用率。水分的存在可以促进CO2与氨基的反应，使更多的N原子参与到吸附过程中，提高吸附性能。
协同作用：对于复合胺吸附剂，不同种类的胺之间可能存在协同作用，进一步提高CO2吸附性能。例如，当复合胺吸附剂中的胺比例为特定值时，如TEPA:DMAEE=6:4，在胺负载量为45wt%的情况下，CO2吸附容量可以达到最佳值2.45mmol/g（70°C）。这种协同作用可能是由于不同胺的化学结构和性质的差异，使得它们在吸附过程中相互补充，共同提高吸附效果。有机胺调控的固体材料通常具有良好的热稳定性，这使得它们在吸附和解吸过程中能够保持结构稳定，从而保证了吸附性能的稳定性。例如，TETA改性固体Fe-Zr吸附剂在吸附过程中表现出良好的热稳定性和CO2吸附能力，在一定条件下能够实现较高的吸附容量（如在200 mg TETA加载和20cm3/g的流速下，75°C时吸附容量可达4.1 mmol/g）。
具体材料中的原理体现：
以复合胺聚酯材料为例，通过收缩聚合甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）和乙二醇二甲基丙烯酸酯，利用GMA上的活性环氧基团进行胺化，制备复合胺聚酯材料作为CO2吸附剂。在这个过程中，通过特定的聚合反应和胺化反应，使得材料具有较高的胺负载量和良好的吸附性能。同时，该材料具有循环再生性能，经过10次吸附循环后，吸附容量仅降低2.91%，这表明其结构稳定性和吸附性能的可持续性。通过动力学拟合发现，Avrami动力学模型比伪一级和伪二级动力学模型更适合描述CO2吸附过程，这证明了吸附过程中物理吸附和化学吸附共存。物理吸附可能是由于材料的孔隙结构和表面特性对CO2分子的吸附作用，而化学吸附则是由有机胺与CO2分子的化学反应引起的。
TETA改性固体Fe-Zr吸附剂，首先合成Fe-Zr载体，然后将三乙烯四胺（TETA）成功接枝到其表面。这种改性方法使得吸附剂具有良好的热稳定性和CO2吸附能力。增加TETA的量和提高气体流速对CO2吸附容量有积极影响，而升高吸附温度则有负面影响。这表明吸附过程中，TETA与CO2的反应受到多种因素的影响，通过优化这些因素可以提高吸附性能。此外，该吸附剂还具有优异的可重复使用性和循环性能，进一步证明了其在CO2吸附中的潜在应用价值。
有机胺调控的氧化物、多孔碳材料、硅基分子筛和金属-有机框架材料，将含羟基的聚合物引入至有机胺调控的CO2吸附材料之中，可以获得与在CO2吸附体系中引入水分相似的效果，提高CO2吸附性能。具体来说，对于有机胺调控的氧化物、多孔碳材料、硅基分子筛和金属-有机框架材料，有机胺与这些材料的相互作用以及羟基聚合物的引入，可以改变材料的表面化学性质和孔隙结构，从而影响CO2的吸附性能。例如，在有机胺调控的硅基分子筛中，有机胺可以与硅基分子筛的表面羟基发生反应，形成新的化学键合，增加对CO2的吸附位点。同时，羟基聚合物的引入可以提高材料的亲水性，促进CO2与氨基的反应，提高N原子利用率。
生物炭基固体胺材料，生物炭基固体胺材料通过其孔隙结构和表面化学性质与有机胺的作用，提高CO2吸附性能。生物炭具有丰富的孔隙结构，可以提供较大的比表面积，增加CO2分子与吸附剂的接触机会。同时，生物炭表面的化学性质可以与有机胺相互作用，形成特定的吸附位点，提高对CO2的吸附能力。此外，生物炭基固体胺材料在工业烟气CO2捕集中具有广阔的应用前景，有望为我国固体胺基CO2吸附材料的开发提供助力。
有机胺调控的固体材料提高CO2吸附性能的原理是多方面的，包括化学吸附作用、提高N原子利用率、协同作用和良好的热稳定性等。不同类型的有机胺调控的固体材料在提高CO2吸附性能的原理上可能存在差异，但总体上都是通过优化材料的结构和化学性质，提高对CO2的吸附能力。未来的研究可以进一步探索新型有机胺调控的固体材料，优化材料的制备方法和吸附性能，以满足实际应用中对CO2吸附的需求。
声明：本文仅代表笔者个人观点，目的在于互相交流学习。如有不妥的地方，敬请批评指正。若涉及版权问题，请联系处理。期待大家与我们合作交流。
来源： 碳智未来I3CCU
免责声明：所载内容、部分引用图片、表格来源于互联网，微信公众号等公开渠道，我们对文中观点持中立态度，本文仅供参考、交流。转载的稿件及图片、字体等版权归原作者和机构所有，如有侵权，请联系我们删除。
关注
清洁高效燃煤发电技术
18610081801
