近日，化工学院游奎一教授、张晓文副教授联合郑州大学、加拿大里贾纳大学团队，在固体酸/碱催化剂催化强化CO2捕集领域取得两项重要突破。
论文《MgAl-层状双金属氢氧化物/活性炭催化剂实现叔胺溶液中CO2的快速吸收》（“MgAl-layered double hydroxide/activated carbon catalyst enabling fast CO2absorption in tertiary amine solutions”2026, e70659）和《植酸掺杂H-Beta分子筛促进质子耦合电子转移实现CO2捕集过程中氨基甲酸盐的高效分解》（“Phytic acid-doped H-Beta facilitates proton-coupled electron transfer for efficient carbamate decomposition in CO2capture”，2026, 72, e70482）连续发表于化工学科领域国际顶级期刊《美国化学工程师学会会志》（AIChE Journal），我校为第一完成单位及通讯作者单位。
研究团队结合醇胺溶液化学吸收法在当前工业烟气CO2捕集中长期面临“吸收慢、解吸难”的双重瓶颈，分别从吸收与解吸两端开展系统研究，设计了两类高效固体酸/碱催化剂，构建了“固体碱强化吸收+固体酸催化解吸”的协同技术路线。
图1.水滑石/活性炭复合催化剂催化叔胺溶液吸收CO2机理
第一项成果中，团队在CO2吸收方向，设计了一种层状双金属氢氧化物/活性炭复合固体碱催化剂，利用材料多级结构优化表面碱活性位点分布，实现对叔胺溶液吸收CO2过程的高效催化强化。结果表明，仅添加微量固体碱催化剂，可将CO2吸收速率提升256%，反应能垒降低47%，且催化剂稳定性优异。该研究提出的“多级结构调控+碱位点活化”协同催化机制适配性强，为高效CO2吸收固体碱催化剂的精准设计提供了新思路。
图2.分子筛催化剂催化富胺溶液解吸CO2机理
第二项成果中，团队在CO2解吸方向，创新性地将植酸掺杂分子筛用于催化富碳醇胺溶液CO2解吸过程。研究采用植酸作为绿色磷源，通过简单浸渍法制备磷掺杂分子筛催化剂，用于催化强化单乙醇胺溶液CO2解吸，通过强化质子耦合电子转移过程实现氨基甲酸盐高效分解，显著降低解吸温度和能耗。结果表明，CO2解吸速率提升368%，反应活化能降低33%，CO2解吸能耗降低49%。该成果提出的“磷掺杂调控酸性+电子传递”协同催化策略具备良好普适性，有望拓展至其他固体酸催化体系，为碳捕集技术节能升级与工业应用提供重要理论支撑。
游奎一、张晓文所在的化工过程模拟与强化研究团队，在罗和安教授带领下，围绕国家“双碳”目标和湖南省“三高四新”战略需求，长期致力于低能耗CO2捕集技术研究，聚焦CO2捕集高效固体酸/碱催化剂的设计、结构调控及催化机理开展系统性探索。近年来，团队以湘潭大学为第一单位在化工学科国际权威刊物AIChE J.、Chem. Eng. Sci.、Ind. Eng. Chem. Res.、Chin. J. Chem. Eng.及《化工学报》等发表高水平学术论文30余篇，先后承担获批国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金面上/青年项目、湖南省芙蓉计划青年人才（科技创新类）项目等国家、省部级项目10余项。目前，团队正与相关企业合作，积极推进相关技术的中试放大与产业化研究。
论文链接：https://doi.org/10.1002/aic.70659
http://doi.org/10.1002/aic.70482
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