利用负载型固体胺吸附剂从大型点源的实际烟道气中捕获CO2，因其高效、便捷等特点被视为减少温室气体排放的重要技术。然而，在CO2吸附和脱附操作时，吸附剂需暴露在包含氧气、二氧化碳、水和氮气等复杂成分的烟道气环境中，且操作温度通常在60-150℃之间波动，这使得吸附剂容易通过多种化学途径发生降解。

氧化失活和尿素生成是其中最为突出的两个问题，严重限制了吸附剂的长期循环稳定性和实际应用效果。因此，深入探究不同失活过程的内在机制，明确载体的关键特征及其对失活机制的影响，对于设计出超稳定的负载型固体胺吸附剂至关重要。

2025年2月28日，期刊Nano-Micro Letters报道先丰客户通过全面、系统的实验和分析，揭示不同载体表面-OH对负载型聚乙烯亚胺（PEI）吸附剂失活机制的影响，并在此基础上设计和制备出具有超高稳定性的固体胺吸附剂，为CO2捕获技术的发展提供理论依据和实践指导 。

研究人员设计了两种载体：含表面金属羟基(如Mg/Al-OH的MgxAl-OH)的氢氧化物，其表面的金属羟基具有独特的化学性质和活性(使用共沉淀法制备)；含表面非金属羟基(如Si-OH)的SBA-15，具有规整的介孔结构和丰富的表面硅羟基。然后利用湿浸渍法将PEI负载到不同的载体上，制备出一系列负载型吸附剂，并添加PEG对吸附剂进行改性。

测试结果显示，含Al-OH的载体在纯氧环境下能使PEI具有较好的氧化稳定性，但在模拟烟道气中易因CO2破坏氢键网络而发生严重氧化降解；含Si-OH的载体则在模拟烟道气中能使PEI保持较高的氧化稳定性，但在纯CO2再生时易生成尿素。PEG的添加虽然不能缓解含Al-OH载体在CO2和O2共存时的氧化失活问题，但能显著增强含Si-OH载体上PEI的抗尿素生成能力。

基于对吸附剂失活机制和PEG作用的深入理解，该团队成功设计并制备出40PEI-20PEG-SBA-15吸附剂，该吸附剂展现出了卓越的性能。在以纯CO2为吹扫气的再生实验中，60PEI-SBA-15的初始CO2吸附容量在50次循环后迅速从1.76mmol g-1下降到0.96mmol g-1，而40PEI-20PEG-SBA-15的最终CO2吸附量达到2.38mmol g-1，表现出良好的解吸性能和抗尿素生成失活能力。

值得注意的是，该吸附剂在1000次吸附-解吸循环中表现出优异的稳定性，CO2吸附容量高达2.45mmol g-1，在模拟烟道气中老化一个月后容量损失可忽略不计。

文中使用的SBA-15和γ-Al2O3购买自先丰纳米。

文章名称：Design of Ultra‐Stable Solid Amine Adsorbents and Mechanisms of Hydroxyl Group-Dependent Deactivation for Reversible CO2 Capture from Flue Gas

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