CO2吸附材料的研究进展

何利梅，姜伟丽，李继聪，周广林，司 伟，唐家凯

（中国石油大学（北京） 新能源与材料学院 生物燃气高值利用北京市重点实验室，北京 102249）

CO2作为主要的温室气体，目前大规模的去除方法主要是捕集和封存技术［1］。而对于较低含量的CO2的深度脱除通常有膜分离法［2-4］、转化法［5-7］以及吸附法［8-9］。吸附法具有脱除精度高、对环境无污染、操作简单、成本低等优点。用于CO2吸附的材料［10］主要有活性炭［11-12］、沸石分子筛［13-15］、金属氧化物［16］和金属有机骨架材料（MOFs）［17-18］等。活性炭和沸石分子筛都是利用材料自身发达的孔隙结构和比表面积优势，通过范德华力或者弱的化学键对吸附质进行吸附；金属氧化物则是利用酸碱作用原理对酸性的CO2进行吸附；金属有机骨架是由有机配体和无机金属离子（或者团簇）通过配位键自组织形成具有分子内空隙的有机-无机杂化材料，因孔道结构可调，吸附灵敏度较高、且结构与功能多样性日益受到人们的关注。

本文介绍了活性炭、沸石分子筛、金属氧化物、MOFs、纤维、硅胶、多孔有机聚合物等CO2吸附材料的研究近况。

1 活性炭材料

活性炭因具有发达的微孔结构、巨大的比表面积、原材料价格低廉、物理化学性质稳定等优点，常常被作为吸附材料。由于活性炭含有大量的微孔（＜2 nm），因此对CO2的吸附选择性较好，有研究结果表明，在相同条件下对气体的吸附容量由大到小为CO2＞CH4＞N2＞O2［19］。Mohammed［20］研究发现核桃壳经管式炉活化后制备的活性炭在0.13 MPa和293 K下对CO2的吸附容量为1.58 mmol/g，容量利用率为0.849 2。张丽丹等［21］发现CO2的吸附容量与活性炭的比表面积、孔径分布有关，但孔径分布是主要的因素；而任建良等［22］以铁为催化剂，将活性炭在FeCl3溶液中浸渍、烘干后对活性炭进行刻蚀，以此达到提高孔体积的目的。在n（Fe）∶n（C）=0.12、活化温度为923 K、CO2流量为3.0 L/min、活化时间为90 min的条件下，改性后的活性炭对气体的吸附容量提高了16.55%。由于CO2分子的动力学直径较小（0.33 nm），因此超微孔结构的活性炭越来越多的被人们研究，且应用于吸附CO2。Zeng等［23］将马尾藻捣碎并筛选粒径在106～180 μm范围内的颗粒，加入Fe（NH4）2（SO4）2·6H2O在高压反应釜中反应，经炭化后，用KOH活化，得到的活性炭表现出高比表面积（1 221 m2/g）和超微孔（约0.50 nm）结构，在303 K和0.1 MPa下对CO2的吸附容量为101.7 mg/g。Hong等［24］将小麦粉炭化，然后用KOH活化来制备活性微孔碳，该活性炭的孔径大小集中在0.5～0.8 nm，且表现出I型等温线特征，表明该活性炭是微孔结构。通过制备了不同KOH/C摩尔比的活性炭吸附剂，当KOH/C摩尔比为3时，活性炭的比表面积为1 438 m2/g，孔体积为0.654 cm3/g，在273 K和298 K下对CO2吸附容量分别为5.70 mol/kg和3.48 mol/kg；且CO2吸附能力取决于孔径小于0.8 nm的窄微孔的体积，而不是较大孔的比表面积或孔体积。Khuongab等［25］将竹子捣碎后，将过筛的竹粉（＜100目）与蒸馏水在反应釜中反应，然后经管式炉中氮气氛围下炭化后，在CO2气氛中活化。最终得到0.7～1.0 nm的超微孔活性炭。该竹碳材料的BET比表面积为976 m2/g，在293 K和1 MPa下，对CO2的吸附容量为3.4 mmol/g。由于CO2属于酸性气体，在活性炭表面进行氨基改性可增强活性炭对CO2的吸附能力。其中，最常见的方法是用胺类物质对活性炭进行浸渍。He等［26］以稻壳为原料通过碳化和KOH活化来制备活性炭，且在活化过程中，用壳聚糖作为氮源进行表面改性。CO2吸附性能在273 K和0.1 MPa下为5.83 mmol/g，而在298 K下为3.68 mmol/g，吸附容量的提高是因为壳聚糖的引入使得N-物种在活性炭表面形成了CO2-亲和活性位。Ali等［27］将海洋芒果用磷酸活化制备活性炭，然后用不同的胺（异丁醇胺、哌嗪、乙醇胺）浸渍制备的活性炭，实验结果表明，用异丁醇胺负载的活性炭在CO2吸附和再生方面的性能最佳，吸附容量为23.05 mg/g，而未用氨基改性的活性炭对CO2的吸附容量仅为9.71 mg/g。Kong等［28］发现用氨基钠对活性炭进行氨基修饰后，对CO2的吸附容量比未修饰的活性炭提高了1～2倍。Gholidoust等［29］以油砂焦炭为原料制备了活性炭，然后将所得材料在二乙醇胺、甲基二乙醇胺或四亚乙基五胺中浸渍，发现用二乙醇胺浸渍的活性炭对CO2的吸附效果最好，在323 K时吸附容量为5.63 mmol/g。Peng等［30］用胺密度高且挥发性极低的五亚乙基六胺对活性炭进行改性，得到的活性炭对CO2的吸附容量是未用胺负载的2.10～17.78倍。已知活性炭的吸附容量与被吸附物的浓度服从Langmuir单分子层吸附等温方程，且CO2的吸附容量会受到气体压力的影响。Sevilla等［31］研究了压力对活性炭CO2吸附容量的影响，发现在温度为298 K、压力为1.0 MPa和3.0 MPa下活性炭对CO2的吸附容量分别为33 mmol/g和49 mmol/g。Martin等［32］提出，在298 K、2.0 MPa条件下，活性炭对CO2吸附容量可达13.6～15.9 mmol/g。然而吸附容量随着压力降低而急剧下降，当CO2分压将至1.0 MPa时（298 K），吸附容量降到2.27～2.50 mmol/g。Maros等［33］从大量廉价的生物质残渣（椰子壳）中制备颗粒状活性炭，并且用脱水剂（H3PO4或ZnCl2）进行活化，活化之后在压力为100 kPa，在15 kPa下对CO2的吸附容量分别为2.67，1.17 mmol/cm3。Othman等［34］在0.1 MPa对3种不同温度（273，298，318 K）下活性炭纳米纤维对CO2的吸附容量分别为68，61，51 cm3/g。这说明由于该吸附过程为放热反应，温度升高对吸附不利；吸附后的活性炭可通过升高温度进行再生，且再生效率随再生温度的升高而显着增加。Cen等［35］研究了不同温度活性炭再生性能的影响，发现在303，313，323 K下，吸附CO2后的活性炭再生性能分别是新鲜吸附剂的91.7%，97%，99.6%。

2 沸石分子筛

沸石分子筛具有大的比表面积和不同的结构和孔道，以及孔径大小可调等优点，被广泛用做CO2固体吸附剂的基质材料［36-38］。CO2吸附容量会受温度和压力的强烈影响。随着温度的升高，CO2的吸附容量减少；随着CO2分压的增加，CO2吸附容量增加［39-41］。Gabriele等［42］以煤气化装置的粉煤灰为原料，通过熔融和水热法合成的X型沸石对CO2吸附能力为2.18 mol/kg。Sudipta等［43］从稻壳灰（硅源）和偏高岭土（铝源）等绿色材料中高效合成了4种硅铝比（2.0，2.5，3.0，3.5）的沸石Y。沸石Y（硅铝比为3.5）在0.9 MPa压力下对CO2的吸附容量为3.35 mmol/g。分子筛吸附的本质是分子的直径小于分子筛晶体孔径的物质都可以进入分子筛晶体从而被吸附。Siriwardane等［44］研究发现，由于CO2的动力学直径为0.33 nm，4A型分子筛（孔径约为0.4 nm）与CO2之间的阻力较大，孔径更大的13X分子筛（约为1 nm）对CO2的吸附能力要高于4A型分子筛；陈淑花等［45］探究了13X分子筛的再生性能，研究结果表明，在温度为298，273，253，243 K时，13X再生后的饱和吸附容量分别为再生前的93.9%，91.1%，89.2%，93.1%。FAU分子筛具有八面沸石结构。高俊炜等［46］通过模拟CO2在FAU分子筛上的吸附行为，认为分子筛的孔越大，对CO2的吸附容量也越大；在低逸度下，CO2的吸附主要发生在小孔内；随着逸度的提高，CO2的吸附容量迅速上升。FAU分子筛对CO2的吸附过程符合Ⅰ型Langmuir吸附等温线。当CO2逸度从10 kPa升至200 kPa，CO2吸附容量增加超过1 mmol/g，说明高压下的吸附能力大于低压下的吸附能力。对沸石分子筛进行一定的改性修饰，增加分子筛表面的特殊基团，以增强化学吸附作用，可显著提高分子筛对CO2的吸附能力。研究较多的是用氨基修饰。Satriyo等［47］通过用烯丙胺改性A5沸石，使材料比表面积从25.95 m2/g增加到179.44 m2/g，CO2吸附容量在348 K、常压下由0.001 8 mmol/g提高到0.007 2 mmol/g。Somkiat等［48］用十六烷基三甲基溴化铵和庚烷对沸石NaX进行修饰，由于修饰之后沸石的比表面积和孔体积增加，在303 K下对CO2的吸附容量由2.45 mmol/g提高到5.08 mmol/g。Fatemeh等［49］使用哌嗪溶液对13X沸石进行改性，在温度为298 K、压力为0.8 MPa的条件下，13X沸石对CO2的吸附容量由193.844 mg/g提高到242.084 mg/g。贾艳艳等［50］向3 mm的球形4A沸石分子筛加入了一定浓度的Zn（Ⅱ）水溶液进行离子交换，获得了不同交换度的ZnNaA沸石，发现ZnNaA（45）沸石对CO2的吸附要大于其他气体。在298 K、0.1 MPa下，ZnNaA（45）对CO2气体的吸附容量高达85.7 cm3/g。王煜瑶等［51］采用两步晶化和氨基酸辅助的协同合成策略制备出了高产率和高结晶度的多孔级NaX分子筛，在273 K和100 kPa的条件下，CO2吸附容量达到154.2 cm3/g，而传统NaX分子筛的CO2吸附容量为147.6 cm3/g。然而，由于沸石分子筛的吸水性较强，对CO2的吸附选择性不如活性炭［52］。人们发现通过胺浸渍的方法可改善材料在有水条件下对CO2的吸附选择性。León等［53］用聚乙烯亚胺（PEI）对天然沸石进行浸渍，对CO2的吸附容量提高了30%；Fashi等［54］用哌嗪溶液对沸石13X进行浸渍，浸渍后沸石13X对CO2的吸附容量由193.844 mg/g增加到242.084 mg/g。Kwon等［55］探究了在潮湿条件下β沸石对苯二胺进行浸渍修饰，来探究对CO2的吸附选择性。实验结果表明，在10.5 kPa和298 K下对CO2的吸附容量为1.280 mmol/g，而原始沸石为0.863 mmol/g。这主要是因为苯基官能化增强了沸石的疏水性，阻碍了对H2O的吸附。

3 金属氧化物

CO2作为一种Lewis酸，会吸附在金属氧化物的强碱性位点上。金属氧化物等化学吸附剂可与CO2结合形成碳酸盐（MO（s）+CO2（g）=MCO3（s）），具有很好的CO2的吸附选择性，且可通过加热释放CO2以实现再生［56］。白涛等［57］采用天然石灰石煅烧得到的氧化钙作为CO2的吸附剂，但产生的高容积CaCO3会不断的填充CaO的孔隙，使得小孔和孔口处易造成堵塞，且高温极易引起烧结。针对氧化钙表面的烧结问题，李英杰等［58］利用钙基吸收剂的循环煅烧/碳酸化反应来吸附CO2，当碳酸化温度在973 K左右时，石灰石的碳酸化转化率为15%；而白云石则在923 K时表现出了较高的碳酸化转化率（30%）；在1 193 K对白云石进行煅烧再生，3次循环后，碳酸化转化率平均下降了16%，表明白云石具有较好的抗烧结能力。而赵子龙等［59］采用浸渍法将K2CO3负载在MgO和Al2O3载体上，K2CO3/MgO和K2CO3/Al2O3对CO2的吸附容量分别为105.8 mg/g和66 mg/g。李江锋等［60］利用耐高温氧化物微粒（如MgO，Fe2O3，SiO2）对石灰石颗粒表面进行修饰改性，实验结果表明，用MgO对石灰石进行改性，当MgO掺杂量为1%（w）时，改性石灰石颗粒的碳酸化率最高，将改性石灰石经1 173 K煅烧后，经过12次循环再生，碳酸化率仍可保持在40%，相对于未改性的钙基材料的石灰石碳酸化率可提升7%～8%。刘书群课题组［61］采用浸渍法制备了有机胺功能化的Al2O3吸附剂，在对模拟烟道气的CO2动态吸附性能中发现，有机胺活性组分负载到Al2O3载体介孔孔道内。当四乙烯五胺负载量20%（w）时，Al2O3试样对CO2的吸附容量为68.3 mg/g，在343 K下进行循环再生实验，经20次循环再生之后，对CO2的吸附容量仅下降6.7%。Madhavi等［62］采用浸渍法合成了负载多孔碳材料的CaO，在温度为298 K，压力为0.1 MPa的条件下，对CO2的吸附容量由17.5 cm3/g提高到31 cm3/g。

4 MOFs

活性炭、沸石分子筛和金属氧化物都属于传统的吸附CO2材料。近些年来，一类由有机配体与金属离子或金属簇自组装而形成的MOFs得到了广泛的关注。这类材料具有比表面积大、孔隙率高、孔道结构有序及结构可修饰的优点［63-64］，常常被用来作为气体的吸附以及分离材料［65-70］。1995年，Nalco化学公司和Yaghiom教授提出了用溶剂法合成MOFs［71］。Millward等［72］发现IRMOF-1（Zn4O（BDC）3，BDC为1，4-邻苯二甲酸二甲酯）和MOF-177（Zn4O（BTB）2，BTB为4，4'，4''-丙氧基苯-1，3，5-甘油三苯甲酸酯）在3.5 MPa和298 K的条件下对CO2的吸附容量分别高达48.8%和60%。MOFs具有多种不同的结构，其中M-MOF-74（M为Mg，Zn，Co，Ni等）由于具有不饱和的金属位而被广泛研究。David等［73］的实验结果表明，在20%的CO2/CH4混合气中，Mg-MOF-74对CO2的动态饱和吸附容量可达2.0 mmol/g。Yazaydn等［74］研究发现Mg/Co/Ni MOF-74在0.01 MPa、298 K下的CO2吸附容量分别为261.6，123.8，179.1 mg/g。Dietzel等［75］发 现Ni-MOF-74在303 K、0.01 MPa下的CO2吸附容量为2.5 mmol/g。Zhuang等［76］设计了一种以八位羧酸盐为配体，四［（3，5-二羧基苯基）氧杂甲基］甲烷作为连接双铜桨轮构建单元构建多孔3D-MOF。在对CO2的吸附过程中发现，吸附的CO2分子主要聚集在骨架中八面体笼的中心，于是他们提出CO2气体被MOFs吸附的过程为：该MOFs的孔道直径（0.33～0.35 nm）大于CO2分子的动力学直径（0.33 nm），因此MOFs可对CO2进行吸附。张林建等［77］研究了16种MOFs对CO2的吸附分离性能，在298 K和3.5 MPa条件下，MOF-177具有最高吸附容量（33.5 mmol/g）；在298 K和1 kPa下，ZIF-70对CO2的吸附容量（2.3 mmol/g）最高；而MOF-177和UMCM-1在0.01 MPa和298 K下的CO2吸附容量都小于0.9%。Xu等［78］通过溶剂热方法合成了一种胺官能化的钒基金属-有机骨架材料（NH2-MIL-101（Ⅴ）），该材料具有大的比表面积（2 340 m2/g），通过将插入反应整合到MOF中的金属卟啉复合物中来增强对CO2分子识别能力，在298 K和0.1 MPa对CO2的吸附容量为1.9 mmol/g。MOFs对CO2的吸附靠的是分子之间的范德华力，所以它们之间的作用力比较弱。与沸石材料类似，MOFs在对CO2进行吸附时，水蒸气的存在也有可能会影响MOFs吸附性能，进而降低对CO2的吸附选择性［79］。为此，人们对MOFs进行修饰和改性从而提高它对CO2的吸附能力。

4.1 对孔道结构进行调整

Cher等［80］将锆MOF UiO-66中约50%的Zr用Ti交换后，使UiO-66-Zr的孔径从0.9 nm减至0.6 nm，从而拥有较高的吸附焓。在273 K、1.2 MPa下，替换后的UiO-66对CO2的吸附容量由原先的2.2 mmol/g增加到4.5 mmol/g。虽然精细调控MOFs的孔尺寸不容易实现，但通过获得具有穿插的结构可以加固孔结构以及调变孔尺寸，从而提高MOFs对CO2的亲和力，表现出较好的低压吸附性能。Thazhe等［81］通过使用超临界CO2激活MOF，得到具有穿插结构的SNU-71'（Zn4O-（CEB）3，CEB为4-（2-羧乙基）苯甲酸盐）和非互穿的SNU-70'（Zn4O-（CVB）3，CVB为4-（2-羧乙烯基）苯甲酸盐）。由于穿插结构会增加MOFs的孔径，使得SNU-71'在298 K和101 kPa下具有比SNU-70'更高的CO2吸附能力（是SNU-70'的1.3倍）。Kim等［82］合成了具有穿插结构的CuTATB-60（TATB为4，4'，4''-三氮杂苯-2，4，6甘油三苯甲酸酯）和没有穿插结构的CuTATB-30。实验结果表明，在298 K、0.1 MPa下，CuTATB-60的CO2吸附容量（CuTATB-60为18.9%；CuTATB-30为15.6%）更高。Mohammad等［83］向Cu-BTC中引入镁离子改变分子筛的形态结构，进而改变孔隙率，与Cu-BTC MOF（对CO2的吸附容量为5.95 mmol/g）相比，Cu1.5Mg1.5（BTC）2MOF（对CO2吸附容量为23.85 mmol/g）显著提高。Hussein等［84］引入Ca2+，通过水热法合成了一系列MIL-96（Al）-Ca，Ca2+导致晶体形状和大小发生变化，进而导致孔体积的增加。在373 K和28.8 kPa时，MIL-96（Al）-Ca对CO2的吸附容量为10.22 mmol/g，是MIL-96（Al）的5倍。

4.2 引入Lewis碱

当把含氮基团的Lewis碱金属引入到有机骨架化合物时，含氮基团的局部偶极与CO2的四极矩的相互作用诱导了CO2与MOFs间的色散力和静电力，从而增强了MOFs对CO2吸附及分离能力。Millward等［85］研究发现，在3.5 MPa和298 K下，向Zn4O（bdc-NH2）3（IRMOF-3）中引入氨基（N，N-二乙基甲酰胺）比不引入氨基对CO2的吸附容量增加大约9%。杨琰［86］用水热法制备MIL-53（Cr），然后用氨气进行改性，分别采用0.1，1.0，3.0 mol/L的氨气对MIL-53（Cr）进行改性，制得了NH3@MIL-53（Cr）-1#，NH3@MIL-53（Cr）-2#和NH3@MIL-53（Cr）-3#。在对CO2的吸附实验中，吸附性能顺序由大到小为NH3@MIL-53（Cr）-3#＞ NH3@MIL-53（Cr）-2#＞ NH3@MIL-53（Cr）-1#，说 明氨气改性会使得碱性增大进而提高对CO2的吸附能力。Wang等［87］通过将氮原子引入到NTU-101-Cu中，在100 kPa、298 K条件下，CO2吸附容量达4.5 mmol/g。李庆朝［88］发现ZIF-8（沸石咪唑盐骨架-8）和四丁基溴化铵在转化CO2时有很好的协同效应，通过氨基与锌离子配位，将氨基离子液体修饰到金属有机骨架上，得到一系列的复合材料IL/ZIF-8（ZIF-8-AFIL-x）。其 中ZIF-8-AFIL-3在298，373 K、常压下，CO2的吸附容量分别为2.38，2.68 mmol/g。Wu等［89］将水杨醛与游离氨基缩合，将席夫碱（Salen）-Mg掺入NH2-MIL-101（Cr）结构中，然后配位金属离子，成功制备了Salen配合物。在273 K、0.1 MPa下，Salen-Mg改性的试样对CO2的最大吸附容量为2.18 mmol/g，在相同条件下比原始的Salen-MOF高5.8%。Suresh等［90］通过水热法合成MIL-101（Cr）作为载体，运用浸渍法将PEI掺入MIL-101（Cr）中，由于NH2和CO2基团之间的化学相互作用形成了氨基甲酸酯，在348 K和0.1 MPa下对CO2吸附容量达到3.81 mmol/g，而MIL-101（Cr）对CO2的吸附容量为0.80 mmol/g。Han等［91］则用2-氨基对苯二甲酸在水中直接合成官能化的MIL-101（Cr）（即MIL-101（Cr）-NH2），酸性调节剂可在MOF颗粒合成过程中产生明显的核形成和晶体生长变化。由于具有超高的比表面积和Lewis碱性胺化学性质，通过合成的MIL-101（Cr）-NH2在0.1 MPa和278 K下，对CO2的吸附容量达到5.4 mmol/g。王晓光等［92］将五乙烯六胺负载到MIL-101（Cr）上，在298 K、常压下对CO2的吸附容量为58.944 mg/g，相比未负载时增加了33%。他们用原位再生法进行吸附剂的再生，经循环5次后，对CO2的吸附能力仍可达45.98 mg/g。

5 其他材料

纤维是一种化学稳定性较强的高分子材料，具有大的比表面积，将纤维结构进行改性可用做CO2吸附的材料。Li等［93］以多孔聚丙烯腈纤维为前体，将前体纤维与水合肼交联后进行热处理，获得多孔碳纤维。该多孔碳纤维在101 kPa和298 K下的CO2吸附容量为101 mg/g，为不与水合肼交联的纤维的2.1倍。Raziyeh等［94］以黄麻和洋麻为碳纤维制备新型低成本的吸附剂，所制备的吸附剂具有高比表面积（1 978 m2/g）和高孔体积（0.95 cm3/g），在0.1 MPa和3.5 MPa的压力下对CO2的吸附容量分别为5.7 mmol/g和18.4 mmol/g。李灿灿等［95］用离子液体对碳纤维进行改性，改性后对CO2最高吸附容量为22.52%（0.1 MPa和298 K）；在298 K下对碳纤维抽真空进行再生，经8次循环后，对CO2的吸附容量为21.94%。

硅胶是一种高活性的吸附材料，由于具有开放的孔结构而具有较强的吸附性。传统的硅胶循环稳定性较差，Sekizkardes等［96］将硅胶填料颗粒掺入新型离子交联聚醚聚合物中来制备混合基质膜，对CO2的吸附比纯聚合物基质高约40%。Anyanwu等［97］使用N-（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）二亚乙基三胺对硅胶进行胺接枝，在348 K和0.1 MPa下对CO2的吸附容量为2.3 mmol/g。Chen等［98］用PEI为载体，合成具有介孔结构的二氧化硅，在348 K和0.1 MPa下对CO2的吸附容量由215 mg/g提高到350 mg/g。陈琳琳等［99］采用浸渍法将四乙烯五胺负载到介孔硅胶上，在吸附温度为343 K时，对CO2吸附容量为2.21 mmol/g，而未负载硅胶为0.35 mmol/g；在373 K下进行再生，经10次循环使用后，吸附容量仅降低1.5%。

多孔有机聚合物具有低密度、高比表面积、良好的物理化学稳定性以及可调节的孔结构，可作为CO2的吸附剂。Xu等［100］为了提高聚合物对CO2的吸附能力，通过将杂原子（N，B，F）掺入到聚合物骨架中以增强孔壁与CO2分子之间的结合亲和力，该聚合物的比表面积高达725 m2/g，在113 kPa和273 K时，对CO2的吸附容量为2.25 mmol/g；在273 K时对CO2/CH4吸附选择性约为5.1，对CO2/N2吸附选择性为32.3。Sang等［101］将苯-1，3，5-三基三（（9H-咔唑-9-基）甲酮）与三聚氰胺进行聚合反应，成功地制备了一种新型的富氮多孔有机聚合物，该聚合物的比表面积为613 m2/g、孔体积为0.57 cm3/g，且氮含量高达42.39%（w），在273 K和0.1 MPa下对CO2的吸附容量为180 mg/g。但由于多孔有机聚合物对CO2的吸附是化学吸附，因而脱附较困难，再生能耗较大［102-103］。

6 结语

MOFs、沸石分子筛、活性炭、金属氧化物、纤维、硅胶以及多孔有机聚合物都是通过大的比表面积和丰富的孔结构来对CO2气体进行吸附。活性炭吸附材料的原料来源丰富且价格低廉，但由于活性炭对CO2的吸附主要发生在0.5～1.7 nm的微孔，且孔径是主要影响因素，因此相对于其他吸附剂而言，活性炭的吸附容量较低。而且由于微孔孔径小，所需的再生温度高，难度大，再生过程中炭损失较大。沸石分子筛的吸水性强，不适宜在含水环境作为CO2吸附剂使用，但是用胺浸渍之后可改善在有水条件下对CO2的吸附能力。MOFs作为一种新型材料，具有发达有序的三维孔结构，在吸附、催化、储能等领域有重要的应用前景。由于这些材料与CO2的主要作用力都是范德华作用力，因此通常对它进行改性以提高化学吸附能力。改性的主要途径有调整孔道结构、增大比表面积及引入碱性官能团等。碱性金属氧化物对CO2的吸附容量往往比较高，且成型产物强度高、耐磨性比较好。这类材料的原料来源广泛，制备工艺简单，但是高温下容易引起烧结，使得金属氧化物表面的孔隙率下降，从而降低了对CO2的吸附能力。