APTES功能化CuAl-LDH/HNT复合材料的协同改性及其CO2吸附性能研究

为解决固体吸附剂在CO2捕集领域性能优化难题，研究人员通过共沉淀法合成酸处理埃洛石(HNT)基CuAl-LDH/HNT复合材料，并采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性获得xAPTES-LDH/HNT吸附剂。当CuAl-LDH与HNT比例为2:1、APTES负载量30wt%时，材料展现4.38mmol/g吸附容量及92%循环再生效率，动力学模型证实其化学吸附主导特性，为工业碳捕集提供新型高效吸附材料。

　　

在众多二氧化碳捕集技术中，固体吸附法因其操作简便脱颖而出。本研究巧妙利用酸处理的天然纳米管状矿物埃洛石(HNT)作为基底，通过共沉淀法构建层状双氢氧化物(CuAl-LDH)复合体系，再经3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)嫁接氨基官能团，成功制备出性能优异的xAPTES-LDH/HNT"分子陷阱"。

实验发现当CuAl-LDH与HNT以黄金比例2:1复合，且APTES载量达30wt%时，材料在24小时静态吸附中展现出惊人的4.38mmol/g吸碳能力——这相当于每克材料能捕获约44升标准状态下的CO₂！更令人振奋的是，经过6次吸附-脱附循环后，其性能仍保持92%以上，就像可重复使用的"分子海绵"。动力学拟合揭示该过程符合准二级动力学模型，红外光谱中出现的特征氨基甲酸酯峰，证实了CO₂与材料表面-NH₂基团发生的"锁钥式"化学吸附。

这项研究为碳捕集领域提供了兼具高容量和优异循环性能的"绿色捕手"，其独特的LDH-HNT-APTES"三明治"结构设计，犹如为CO₂分子量身定制的纳米级公寓，既通过LDH的层间限域作用扩大存储空间，又借助HNT的管状结构提供快速扩散通道，再辅以APTES的化学锚定作用，实现了物理吸附与化学吸附的完美联姻。