近日，大連化物所低碳烴綜合利用及沸石催化材料研究組（DNL0804組）朱向?qū)W研究員和李秀杰研究員團(tuán)隊在脫除不同分子尺寸的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）吸附材料的研究方面取得新進(jìn)展，制備了富含開放微孔的新型硅基材料用于VOCs的高效脫除。

VOCs治理是大氣污染治理的重要組成部分，是我國改善空氣質(zhì)量、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要抓手。吸附脫除或吸附脫除與燃燒法組合工藝是目前工業(yè)VOCs 廢氣處理最常用方法，其核心和關(guān)鍵在于高效吸附材料，尤其是在高濕氣氛、多組分復(fù)雜工況條件下高效大容量吸附材料的開發(fā)。

針對常用沸石吸附材料（MFI、Y等）孔道結(jié)構(gòu)單一，難以實現(xiàn)高濕氣氛下多組分VOCs高效吸附的問題，基于團(tuán)隊近年來在沸石分子篩合成（Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Micropor. Mesopor. Mater.，2022；J. Phys. Chem. Lett.，2021；ACS Appl. Mater. Interfaces，2021；Chin. J. Catal.，2021；J. Mater. Chem. A，2020；J. Mater. Chem. A，2019；J. Mater. Chem. A，2018等）和吸附材料（CN202011457664.2；CN202110184798.X；CN202111545453.9；CN202211446082.3等）研發(fā)基礎(chǔ)上，本工作中，該團(tuán)隊提出了沸石晶化前驅(qū)體液可控水解和自組裝的合成策略，通過對水解過程（模板劑類型及含量、堿度等）和自組裝過程（干燥條件等）的調(diào)控，制備得到具有豐富開放微孔結(jié)構(gòu)的新型硅基吸附材料（MIS），并實現(xiàn)了MIS材料孔結(jié)構(gòu)的靈活調(diào)變。在優(yōu)選條件下，團(tuán)隊制備得到的MIS材料的微孔孔容約0.28cm³/g，且微孔分布較寬（0.5至2.0 nm），具有吸附不同分子尺寸VOCs的能力。

研究發(fā)現(xiàn)，在高濕度條件下間二甲苯吸附過程中，MIS材料表現(xiàn)出較MCM-41、Silicalite-2、硅膠、SBA-15和多級孔ZSM-5等傳統(tǒng)吸附劑更優(yōu)異的吸附性能，同時在多次循環(huán)吸附—脫附實驗中未見吸附量降低；在丙酮、異丙醇、甲苯、苯乙烯、間二甲苯和三甲苯等不同分子尺寸VOCs的吸附中均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能。該工作為相關(guān)新型吸附材料的開發(fā)提供了新思路。

相關(guān)工作以“Rational design of a novel Silica-Based material with abundant open micropores for efficient VOC removal”為題，于近日發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。該工作的第一作者是大連化物所DNL0804組博士研究生于強。該工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院STS區(qū)域重點項目等項目的資助。(文/李俊杰、于強 圖/于強)

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