博士生李妍《Chemical Science》论文：模板法调控骨架硅含量实现SAPO-35分子筛对CO₂的高选择性吸附

温室气体的排放，导致全球变暖和极端天气，破坏了生态系统的平衡，所以CO₂的捕获与分离越来越受到人们的关注。目前应用最广泛的CO₂/N₂混合气体分离技术，水胺吸收法，会造成大量的能源消耗和浪费。因此有必要推动更低能耗和低成本的物理吸附方法的发展。在物理吸附技术中，高效吸附材料的开发是吸附和分离研究的重点。较大的CO₂吸附容量，较高的结构稳定性以及可调节的酸性和极性赋予了分子筛材料在含CO₂的气体混合物中的吸附和分离的巨大应用潜力。值得注意的是，CO₂分子和N₂分子间非常接近的动力学直径使得二者分离是非常具有挑战性的。SAPO分子筛在相应的压力下具有与硅铝分子筛相当的CO₂吸附能力，且其较弱的电场梯度有利于可逆的CO₂吸附过程。具有LEV拓扑结构的8元环小孔SAPO-35分子筛的有效尺寸可确保CO₂分子通过，同时阻止直径略大的N₂分子通过，具有较高的CO₂/N₂选择性，然而目前对其在CO₂吸附和分离方面的应用研究较少。且在当前的少数报道中，使用传统模板剂HMI合成的SAPO-35的分子筛的CO₂吸附能力也较弱，这应该是与其不合适的硅含量以及酸性有关。

近期，博士研究生李妍作为第一作者在Chemical Science期刊上发表题为“Achieving highly selective CO₂ adsorption on SAPO-35 zeolites by template-modulating the framework silicon content”的研究工作。在该工作中，基于模板调控的基础，采用更适合于SAPO-35合成的模板剂NMP对其骨架硅含量进行调控，合成了一系列具有不同硅含量的SAPO-35样品，并研究了硅含量对其CO₂吸附分离性能的影响。结果表明，具有中等硅含量的SAPO-35样品展现出了最强的酸性，进一步增强了其CO₂吸附能力以及对CO₂/N₂混合气体的分离能力。该工作表明，通过模板剂合理地调控SAPO分子筛骨架的硅含量可以有效地提高其气体吸附和分离性能。

相关的研究成果近期发表在Chemical Science期刊上，第一作者为吉林大学在读博士生研究生李妍（导师：于吉红教授）。

全文链接：https://doi.org/10.1039/D2SC00702A