重庆大学秦昌雷，2024年最新论文，IF排名前5%！
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Chemical Engineering Journal
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Promotion of active H-assisted CaCO<sub>3</sub> conversion for integrated CO<sub>2</sub> capture and methanation
Lv Z.; Deng T.; Gao C.; Zheng Y.; Wu C.; Ran J.; Qin C.
Published：2024-06-01
DOI：10.1016/j.cej.2024.151427
研究新发现：促进活性H辅助CaCO<sub>3</sub>转化以实现一体化CO<sub>2</sub>捕获与甲烷化
研究背景
在当今社会，我们面临着严重的环境问题，其中二氧化碳排放是一个主要挑战。传统的热解法对金属碳酸盐进行转化存在高能耗和二氧化碳排放的问题。为了解决这一难题，研究人员提出了碳酸盐加氢的新途径，同时结合CO<sub>2</sub>的捕获和利用，这就是集成CO<sub>2</sub>捕获与利用（ICCU）的最新发展。然而，在低温下碳酸盐的缓慢加氢速率是应用中的一个关键科学挑战。
研究内容
这项研究报道了一种酸度调控方法，用于制备具有良好CO<sub>2</sub>容量的ZrO<sub>2</sub>-掺杂Ni/CaO双功能材料，实现了在600°C以下快速、高选择性的碳酸盐加氢转化，用于ICCU-甲烷化。实验证明，引入ZrO<sub>2</sub>作为酸性位点有效增强了*H吸附，并降低了碳酸盐加氢过程中中间体*COOH的形成壁垒。因此，Ni<sub>10</sub>(ZrO<sub>2</sub>)<sub>10</sub>CaO<sub>80</sub>在550°C时展现出14.1 mmol∙min<sup>−1</sup>∙g<sub>Ni</sub><sup>−1</sup>的CH<sub>4</sub>产率，比参考DFM高出6倍。此外，烟气中的O<sub>2</sub>对ICCU-甲烷化没有影响，但蒸汽会延迟原位甲烷化。长期循环测试表明，最佳Ni<sub>10</sub>(ZrO<sub>2</sub>)<sub>5</sub>CaO<sub>85</sub>在600°C时具有稳定的CO<sub>2</sub>容量为7.5 mmol∙g<sub>DFM</sub><sup>−1</sup>，98%的CO<sub>2</sub>转化率和95.5%的CH<sub>4</sub>选择性，在含有蒸汽和O<sub>2</sub>的烟气中，表现出很好的应用潜力。
研究意义
这项研究的创新点在于通过酸度调控方法制备了具有良好性能的双功能材料，为解决碳酸盐加氢速率低的问题提供了新思路。这不仅有助于减少能耗和二氧化碳排放，还为ICCU-甲烷化技术的发展提供了重要参考。这一发现有望在环境保护和碳减排领域产生积极影响。
希望这篇简明扼要的文章能够让中学生对这一研究领域有所了解，并激发他们对环境科学的兴趣。
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