21世纪以来，随着重型运输业、电力和工业的发展导致大气CO2浓度增加是造成温室效应最主要的原因之一。在“碳达峰、碳中和”的大背景下，如何高效地捕集CO2气体对于环境保护和CO2资源化利用等下游领域至关重要。然而，传统的CO2吸附剂往往更注重于对吸附量的评价上，往往忽略了更为重要的一些方面，例如其生产过程中造成的成本问题、解析温度带来的能耗问题以及循环再生过程中的结构稳定性和污染问题。上述问题更加直接地体现在CO2吸附剂的实际应用领域。因此，开发一种更为高效、环保、可再生、低能耗、低成本的CO2吸附剂极为迫切。相较于各类金属作为吸附活性中心而言，钙（Ca）基吸附剂因其高亲电性、低成本等优点，被认为具有广泛的应用前景。
近日，BETVLCTOR伟德官网下载磷化工团队提出一种“低温焙烧温度”策略构筑吸附活性物种精准落位的新型CO2分子筛吸附剂。其核心思想是利用FAU型分子筛中阳离子的可迁移性，通过调变焙烧温度和Ca2+阳离子的交换度来最大限度地利用CaNaX分子筛超笼中“羟基化钙物种”吸附位点，以实现CO2的高效捕集。该工作打破传统高温焙烧制备CO2分子筛吸附剂的传统理念，通过更加温和焙烧条件精确构筑了有效吸附活性位点的同时，大大降低了制备过程中的能耗和成本。通过各项表征证明，所研发的0.05CaNaX-250分子筛吸附剂保证了每个FAU晶胞结构中至少有21个羟基化钙物种在其超笼中落位（接近理论最大值），其具有较高的CO2吸附量（穿透吸附量：3.37mmol/g、饱和吸附量：4.54mmol/g）。同时还具有快速的吸附动力学和较低的吸附热。在CO2/N2和CO2/CH4竞争吸附中，其选择性分别达到156.8和11.5。经过10次循环再生后，仍然保持着高度的可回收性，优于其他文献所报道的FAU分子筛吸附剂。此外，通过原位CO2吸附红外光谱技术进一步地揭示了低温焙烧样品的CO2吸附机理，并表明了其优异的CO2吸附性能得益于Ca(OH)+∙∙∙(CO2)2物种（羟基化钙物种）的形成。这项工作对于更好地理解阳离子在FAU分子筛中的作用具有重要意义，同时也为其他优异的CO2分子筛吸附剂中有效吸附位点的定向设计提供了重要的参考价值。
上述研究成果以《Maximizing the utilization of Calcium species in the supercages of CaNa-FAU zeolite for efficient CO2capture》为题发表在化学工程领域TOP学术期刊《Chemical Engineering Journal》上。BETVLCTOR伟德官网下载为论文第一署名单位，2021级硕士研究生孙薪裕为论文第一作者，祖运副教授和何宾宾正高级工程师为论文共同通讯作者，该研究工作得到了国家自然科学基金（22362019）、云南省应用基础研究计划（202301AT070445，202101BE070001-031，202101AU070154）、国家磷资源开发利用工程技术研究中心开放基金（NECP2022-01）以及云南省磷化工节能与新材料重点实验室平台的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148661