废旧脱硝催化剂用于光-热协同催化有机胺CO2吸收液再生的研究
批准号:
52100133
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
杨阳
依托单位:
学科分类:
大气污染控制工程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨阳
中文摘要
工业烟气排放的CO2导致全球气候变暖是当今人类面临的重大环境问题,我国提出了“争取2060年前实现碳中和”的最新承诺,碳减排工作刻不容缓。有机胺吸收技术是最具前景的CO2捕集技术,但是吸收液再生能耗高制约了其大规模应用。为解决上述难题,本项目构建“光-热协同催化辅助吸收液再生体系“”,选取工业废旧钒钛催化剂作为催化材料,并通过光催化辅助降低吸收产物氨基甲酸盐的分解温度,以减少有机胺溶液再生能耗,并实现废旧SCR催化剂资源化利用。研究关键参数对CO2解吸规律的影响,确定光-热协同催化最佳反应条件;通过对再生前后吸收液成分的分析以及对催化剂的表征,揭示光-热协同催化促进氨基甲酸盐分解的机理,通过“吸收-解吸”循环实验研究光-热协同催化体系中有机胺吸收液稳定性,揭示光-热协同催化对吸收剂有机胺分子的影响机制。通过本项目研究,为低能耗有机胺吸收液再生技术开发提供理论支撑及关键工艺参数。
英文摘要
Currently, one of the main environmental issues in the world is global warming due to CO2 emissions from industrial flue gas. China has put forward the latest commitment of "striving to achieve carbon neutrality before 2060", and the carbon emission reduction has become an urgent work. Organic amine absorption technology is the most promising CO2 capture technology, but the high energy consumption of absorption solution regeneration restricts its large-scale application. To solve the aforementioned problem, we establish a photo-thermal synergistic catalysis aided regeneration system, wherein, the industrial waste vanadium-titanium catalysts are selected as catalytic material, and photocatalytic is applied to reduce the decomposition temperature of carbamate and the energy consumption of regeneration. The method can also achieve the resource recovery of waste catalysts. The effects of key parameters on CO2 desorption are investigated to determine the optimal reaction conditions of the photo-thermal synergistic catalysis system. By analyzing the absorption liquid composition and characterization of catalysts before and after regeneration, the mechanism that the photo-thermal synergistic catalysis can facilitate the decomposition of the carbamate is revealed. The absorption-desorption cycle experiments are conducted to investigate the stability of liquid organic amine in the photo-thermal synergistic catalysis system. Combined with the characterization results of catalysts, the influence mechanism of photo-thermal synergistic catalysis on organic amine molecular are proposed. This project can provide theoretical support and key parameters for developing the low-energy-consumption regeneration technology for organic amine absorbent.
工业烟气排放的CO2导致全球气候变暖是当今人类面临的重大环境问题,我国提出了“争取2060年前实现碳中和”的最新承诺,碳减排工作刻不容缓。有机胺吸收技术是最具前景的CO2捕集技术,但是吸收液再生能耗高制约了其大规模应用。为解决上述难题,本项目构建光-热协同催化辅助吸收液再生体系,选取工业废旧催化剂作为催化材料,并通过光催化辅助降低吸收产物氨基甲酸盐的分解温度,以减少有机胺溶液再生能耗,并实现废旧催化剂资源化利用。项目考察了关键参数对CO2解吸规律的影响,确定光-热协同催化最佳反应条件;揭示了光催化有利于提升反应过程生成更多羟基自由基,促进氨基甲酸盐中C-N键的断裂。定量化研究了孔结构、酸性位点与催化性能之间的构效关系,介孔表面的B酸性位点(BASs)与再生热负荷之间线性相关性较强,揭示了B酸位点在催化反应中起到了主导作用,总酸性位点的相关性系数最高,为0.93,L酸位点(LASs)在反应中起到了一定的协同作用,揭示了氨基甲酸盐催化分解的机理。系统考察了催化剂酸性位点多维性质在催化解吸中的作用机制,BASs促进了质子高效转移,显著提高了氨基甲酸酯的分解速率;而LASs则促进了中间两性离子的快速转化和分解。BASs/LASs(B/L)比是影响催化活性的关键因素,当B/L比接近1时,催化活性达到最佳,CO2解吸的相对热负荷降低至53%,最大CO2解吸速率提高了83%。本项目研究成果完善了有机胺吸收液催化再生的机制,为高性能催化剂的开发提供的理论指导,为低能耗有机胺吸收液再生技术开发提供理论支撑及关键工艺参数。
Ag-固体酸界面结构调控强化胺基CO2吸收液电催化还原性能研究
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批准号:52570137
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:杨阳
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依托单位:
废旧脱硝催化剂用于光-热协同催化有机胺CO2吸收液再生的研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:30万元
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批准年份:2021
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负责人:杨阳
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依托单位:
国内基金
海外基金