Forscher erforschen wichtige Orte und Wege der Wechselwirkung bei der Ammoniakabscheidung

Das Design und die Entwicklung von Hochleistungsmaterialien sind für eine effektive Ammoniakabscheidung von entscheidender Bedeutung. Im Allgemeinen zeichnen sich diese Materialien durch zahlreiche Ammoniak-Adsorptionsstellen und schnelle Ammoniak-Transportkanäle aus, die das effiziente Einfangen und Freisetzen von Ammoniakmolekülen ermöglichen.

Abhängig von ihren Eigenschaften und Einfangmechanismen, NH₃ Einfangmaterialien können in vier Kategorien eingeteilt werden: funktionelle Absorptionsmittel, Adsorptionsmittel (poröse Feststoffe), Absorptions-Adsorptions-Verbundstoffe (poröse Flüssigkeiten) und Membrantrennmaterialien.

Forscher Bai Lu und andere vom Institut für Verfahrenstechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften untersuchten die jüngsten Fortschritte bei Materialien zur Ammoniakabscheidung und konzentrierten sich dabei auf wichtige Trennmedien in NH₃ Erfassungsprozess, mit besonderem Schwerpunkt auf Interaktionsstellen und Transportwegen.

Sie diskutieren auch mögliche Anwendungen neuer Hybridtechnologien, die poröse Flüssigkeiten als wichtige Einfangmaterialien verwenden.

Zukünftig soll die Integration künstlicher Intelligenz zur Gestaltung und Vorhersage der Ammoniak-Abscheidungsleistung von Materialien sowie zur Optimierung von Synthesebedingungen und Prozessparametern die Entwicklungszyklen verkürzen. Darüber hinaus ist weitere Forschung zu groß angelegten umweltfreundlichen Produktionsmethoden, Prozessoptimierung und adaptiven Techniken zur Ammoniakabscheidung erforderlich.

Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Nano-Mikro-Buchstaben.

Funktionelle Absorptionsmittel

Ionische Flüssigkeiten (ILs) haben auf dem Gebiet der Gastrennung aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften, einschließlich geringer Flüchtigkeit, hoher chemischer und thermischer Stabilität, ausgezeichneter Gaslöslichkeit und -selektivität sowie der strukturellen Einstellbarkeit ihrer Anionen und Kationen, große Aufmerksamkeit erregt. Die Entwicklung reversibler und leistungsstarker Ammoniak absorbierender ionischer Flüssigkeiten ist derzeit ein Forschungsschwerpunkt.

Bai Lu und Mitarbeiter diskutierten die Absorptions-Desorptionsleistung, Änderungen der physikalischen Eigenschaften vor und nach der Absorption sowie Struktur-Leistungs-Beziehungen verschiedener ionischer Flüssigkeiten und ihrer Derivate (z. B. tief eutektische Lösungsmittel), indem sie spezifische Beispiele betrachteten und sich auf die Typen konzentrierten , Mengen und Stärken von NH₃ Interaktionsseiten.

Poröse feste Adsorbentien

Neben flüssigen Sorbentien wurden auch poröse feste Adsorbentien zum Auffangen und Abtrennen von Ammoniak verwendet. Reichlich vorhandene Poren in porösen Feststoffmaterialien bieten Kanäle für den schnellen Transport von NH₃Gleichzeitig werden die mit sauren Waschmethoden verbundenen Korrosionsprobleme wirksam vermieden.

Derzeit können die beschriebenen porösen Adsorptionsmaterialien in vier Haupttypen eingeteilt werden: herkömmliche anorganische poröse Materialien (CIPM), poröse organische Polymere (POP), kristalline poröse Materialien (CPM) und zusammengesetzte Adsorptionsmaterialien.

Im Allgemeinen sind CIPMs kostengünstig und einfach herzustellen, aber ihre Wechselwirkungen mit NH₃ Die Moleküle sind relativ schwach. Daher konzentrierte sich die Forschung hauptsächlich auf Methoden zur Säuremodifikation, um die Ammoniak-Adsorptionskapazität dieser Materialien zu verbessern. Die durch die Stapelung von Polymerketten und den funktionellen Gruppen an diesen Ketten in POPs gebildeten Poren können die Ammoniak-Adsorptionsleistung erheblich verbessern.

Darüber hinaus weisen CPMs mit geordneten Porenstrukturen und starken Wechselwirkungen hohe NH-Konzentrationen auf.₃ Adsorptionskapazitäten und schnelle Adsorptionskinetik. Gleichzeitig weisen Verbundwerkstoffe, insbesondere solche mit ionischen Flüssigkeiten, auch hervorragende NH-Eigenschaften auf.₃ Adsorptionsleistung.

Poröse Flüssigkeiten

Poröse Flüssigkeiten kombinieren die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten mit der inhärenten Porosität fester Materialien und sind daher problemlos mit vorhandenen Geräten kompatibel. Im Gegensatz zu herkömmlichen Flüssigkeiten bestehen poröse Flüssigkeiten aus porösen Strukturen mit permanenten Hohlräumen, die als Gastransportwege fungieren und eine hohe Kapazität und schnelle Adsorptionskinetik bieten.

Allerdings bleibt die Synthese poröser Flüssigkeiten aufgrund von Problemen wie Kollaps, Zersetzung oder molekularer Selbstfüllung dieser porösen Hohlräume schwierig. Obwohl poröse Flüssigkeiten speziell für NH entwickelt wurden₃ Über die Erfassung und Trennung wurde noch nicht berichtet, es besteht jedoch erhebliches Potenzial für die zukünftige Entwicklung.

Membranmaterialien

Die Membrantrennung ist eine weitere vielversprechende Methode für NH₃ Abscheidung, was die direkte Rückgewinnung von gasförmigem Ammoniak ermöglicht. Im Gegensatz zu CO₂ Die Forschung an Membranen zur Ammoniakabscheidung ist relativ begrenzt. Aktuelle Forschung konzentriert sich auf das Design und die Entwicklung von Membranmaterialien zur Verbesserung von NH₃ Permeabilität und Selektivität.

Eine wirksame Strategie zur Leistungssteigerung ist die Einführung von Interaktionsstellen zur Verbesserung des NH₃ Adsorption an der Membranoberfläche. Ein anderer Ansatz besteht darin, Transportwege zu bauen, die den NH beschleunigen₃ Diffusion innerhalb der Membran.