《Microporous and Mesoporous Materials》：CO
2 Adsorption by Zeolites: State-of-Art, Techniques and Emerging Trends
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沸石作为CO2吸附剂的研究综述，系统分析了其结构特性、吸附机理及工业应用潜力，探讨了合成改性、形状调控对吸附性能的影响，并总结了天然气处理中的CO2去除技术挑战与发展方向。
埃杜阿多·安东尼奥·平托·迪亚斯（Eduardo Antonio Pinto Dias）| 德博拉·吉马良斯·达席尔瓦（Débora Guimar?es da Silva）| 马塞洛·达科斯塔·阿马拉尔（Marcelo da Costa Amaral）| 莱昂纳多·多斯桑托斯·佩雷拉（Leonardo dos Santos Pereira）| 达利·卡里霍·德梅洛（Darley Carrijo de Melo）| 旺德·路易斯·瓦斯康塞洛斯（Wander Luiz Vasconcelos）
米纳斯吉拉斯联邦大学（Federal University of Minas Gerais - UFMG）冶金与材料工程系
地址：巴西米纳斯吉拉斯州贝洛奥里藏特市（Belo Horizonte, MG），总统安东尼奥·卡洛斯大道（Avenida Presidente Ant?nio Carlos）6627号，UFMG校区工程学院（Escola de Engenharia）2号楼2233室，邮编：31270-901
摘要
近年来，人们一直在努力寻找应对气候变化的解决方案，通过从工业过程和大气中捕获二氧化碳（CO2）。沸石是一类具有晶体结构的微孔材料，具有吸附、分离和捕获气体的性能，因能有效捕获和去除二氧化碳而受到赞誉。本文综述了沸石作为二氧化碳吸附剂的特性，探讨了其潜力与局限性。首先介绍了沸石的类型（结构、分类及工业应用），随后系统讨论了其吸附机制以及沸石的物理化学性质与其作为二氧化碳吸附剂性能之间的关系。基于现有研究进展，讨论了沸石的合成、改性和成型技术，这些是将其应用于工业吸附领域的关键步骤。文章还分析了沸石在气体处理中的应用，重点关注天然气处理领域。最后指出了二氧化碳吸附过程中面临的主要挑战及未来发展方向。近年来，沸石在开发与应用方面的进步显著提高了其吸附效率与多功能性，进一步凸显了其在低碳经济转型中的重要性。然而，沸石在工业二氧化碳吸附领域的应用仍存在诸多挑战，例如如何在实际条件下提升吸附与解吸能力、降低合成成本及环境影响等。
章节摘录
引言
气候变化已成为全球性的重大问题，对经济、社会和环境产生深远影响[1]。大气中温室气体（GHGs）的积累，尤其是二氧化碳（CO2、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）[2]，是人类活动的结果，导致地球温度显著上升，从而危及全球生态[1],[3]。在这些温室气体中，二氧化碳（CO2）的浓度最高[4]，全球年排放量约为37.8吉吨（Gt）。
沸石
沸石属于铝硅酸盐晶体家族，其骨架结构具有规则的内部孔隙空间，能够形成均匀的孔洞和腔体，适用于多种分子尺寸范围[10],[55]。由于结构、硅铝比（Si/Al ratio）、孔径大小、骨架外阳离子等因素的影响，沸石具有较高的比表面积、较大的孔体积、优异的热稳定性和极性表面，使其具备优异的分离性能。
沸石对二氧化碳的吸附与分离原理
吸附过程是指分子、原子或离子在流体与材料界面处的富集现象。在气固或固液系统中，吸附主要发生在固体表面附近。被吸附的物质称为吸附质（adsorbate或sorbate），而在流体相中的相同成分则称为吸附剂（adsorbent或sorbent）。需要注意的是，“ad-”后缀的缺失意味着这些术语既可用于吸附过程也可用于其他相关概念。
用于选择性二氧化碳吸附的沸石合成、改性及成型技术
沸石可由天然或人造原料制成。研究其形成机制和合成方法对于设计具有特定结构和性能的沸石至关重要，从而实现高效二氧化碳吸附。
沸石在二氧化碳去除中的工业应用
从工业过程中捕获二氧化碳排放对于减少大气中的二氧化碳含量至关重要[41]。研究人员正在开发多种技术来降低二氧化碳排放，其中碳捕获、利用与储存（CCUS）被认为是最有效的碳减排方法。CCUS技术根据烟气中二氧化碳的浓度采用不同的捕获方法。
从天然气中去除二氧化碳
前文介绍了沸石在氢气净化和生产过程中作为二氧化碳吸附剂的应用。此外，沸石还可用于从天然气（NG）中捕获二氧化碳以生产富含甲烷的气体。由于天然气在促进可再生能源整合和减少温室气体排放方面的重要性日益增加，这一应用引起了广泛关注[292],[397]。天然气的成分取决于其来源。
挑战与未来展望
如前文所述，沸石是工业二氧化碳分离领域的有潜力材料。但在实际应用中仍面临诸多挑战。图17总结了沸石在二氧化碳捕获领域的战略和研究方向。近年来，关于沸石的研究论文数量显著增加，研究重点集中在几个关键领域，包括：（1）新型原材料的探索；（2）新的合成方法等。
总结
沸石是工业中选择性二氧化碳吸附的关键材料。本文概述了其主要特性、结构特点、合成方法、改性策略、成型技术及工业应用。沸石凭借其高选择性、热稳定性和可调孔结构，在应对不同工业领域的二氧化碳减排挑战方面表现出色。
沸石的合成方法包括……（此处可补充具体方法）
作者贡献声明
达利·卡里霍·德梅洛（Darley Carrijo de Melo）：撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证。旺德·路易斯·瓦斯康塞洛斯（Wander Luiz Vasconcelos）：撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证、项目监督与概念构思。马塞洛·达科斯塔·阿马拉尔（Marcelo da Costa Amaral）：撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证。莱昂纳多·多斯桑托斯·佩雷拉（Leonardo dos Santos Pereira）：撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证。德博拉·吉马良斯·达席尔瓦（Débora Guimar?es da Silva）：撰写、审稿与编辑、数据可视化、项目监督与概念构思。埃杜阿多·安东尼奥·平托·迪亚斯（Eduardo Antonio Pinto Dias）：撰写……
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢巴西高等教育人员发展协调委员会（CAPES）、巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）、米纳斯吉拉斯州研究支持基金会（FAPEMIG）、巴西国家石油天然气生物燃料局（ANP）的支持。
