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近日，內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院阿古拉副教授課題組在化學(xué)工程領(lǐng)域國際知名期刊“Chemical Engineering Journal”(中科院一區(qū)TOP期刊，IF=15.1）上發(fā)表最新研究成果“Phosphorus-induced formation of micropores and nitrogen groups for efficient CO₂ capture: Experiments and DFT calculations”，內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士研究生包蘇丹和青年教師菅薇博士為共同第一作者，阿古拉副教授為通訊作者。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146149

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記提出“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念日益深入人心，其深刻揭示了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間辯證統(tǒng)一的客觀規(guī)律，為開創(chuàng)我國生態(tài)文明建設(shè)新局面提供了強(qiáng)大的理論指導(dǎo)。“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的提出，為未來的綠色能源發(fā)展道路指明了方向。內(nèi)蒙古自治區(qū)主要以煤炭能源為主，其燃燒產(chǎn)生的CO₂量居全國前列，因此，減少能源碳排放、大幅調(diào)整以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是我區(qū)解決碳達(dá)峰和碳中和問題的關(guān)鍵所在。

碳捕集與封存技術(shù)（CCS）被視為是減少CO₂排放量的一種重要方案。近年來，以生物質(zhì)為原材料制備CO₂固體吸附劑的報(bào)道逐漸增加，尤其以氮摻雜改性方式為主的研究論文。但如何進(jìn)一步增加吸附劑的氮含量以及探究氮基團(tuán)和CO₂相互作用機(jī)理成為一難點(diǎn)，且大部分研究以KOH為活化劑，對(duì)環(huán)境和設(shè)備造成了負(fù)面影響。

針對(duì)上述問題，課題組提出以磷誘導(dǎo)增加吸附劑的氮含量和孔隙度，并以K₂CO₃作為活化劑的氮摻雜碳材料的構(gòu)建方法。該研究以生物質(zhì)殼聚糖為碳源、三苯基膦為磷源、g-C₃N₄為氮源和自犧牲模板劑，制備了具有高CO₂吸附容量(4.50 mmol/g)、高選擇性(21%)和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的吸附劑。通過DFT理論計(jì)算及表征實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明磷摻雜有助于生成微孔、吡啶氮和吡咯氮基團(tuán)。該研究為制備氮摻雜碳材料提供了新的合成方法，并通過PDOS計(jì)算進(jìn)一步闡釋了氮基團(tuán)與CO₂相互吸附機(jī)理。

該研究依托內(nèi)蒙古自治區(qū)綠色催化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、內(nèi)蒙古自治區(qū)水環(huán)境協(xié)同創(chuàng)新中心的科研力量與成果數(shù)據(jù)，并得到內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（NMGIRT2302）、內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2023LHMS02001）、內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（NJZZ23021）、內(nèi)蒙古師范大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（2022JBQN085）的支持。

阿古拉  副教授，碩士生導(dǎo)師，南開大學(xué)博士。主要從事多孔與納米功能材料、多相催化和新型催化材料合成研究。