【科教在线】第59期：太阳成建筑与交通工程学院蔡建军副教授科研团队在先进高温碳捕集材料与静脉产业园协同低碳技术领域取得重要研究进展（图）

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近日，建筑与交通工程学院副教授蔡建军科研团队在先进高温碳捕集材料与静脉产业园协同低碳技术领域取得了重要研究进展。

在先进高温碳捕集材料领域，该研究团队在工程技术领域的TOP期刊《Fuel》（IF：6.7，中科院分区：1区）上发表了题为“CO2capture properties of a multi-metals CaMgZr-MOF derived CaO-based sorbents with highly dispersed doped metal atoms and DFT study”的论文。该论文由太阳成建筑与交通工程学院副教授蔡建军担任通讯作者和第一作者，共同作者包括建筑与交通工程学院硕士研究生梁千浪、唐玉飞，高级工程师杨建波，美欣达集团有限公司副总裁方明康、浙江百奥迈斯生物科技股份有限公司副总经理姚胜峰。研究团队利用金属有机框架材料（MOF）的优势设计了新型高温碳捕集材料，通过原子级掺杂方式构筑了系列基于MOF微纳结构的多元金属掺杂钙基金属有机骨架材料前驱体。经过进一步的煅烧处理，这些材料展现出粒径均匀、原子级掺杂、分散性优越、高稳定性的特点，适用于碳-氢-电/储/冶综合能源利用技术及系统应用。研究结果显示，新材料在20次循环后表现出优越的二氧化碳捕获能力和稳定性，比其他高温碳捕集材料更具竞争力。通过密度泛函理论计算，研究团队深入分析了掺杂对提升二氧化碳捕集性能的机理，结果显示掺杂Zr原子后，材料的吸附能提高了42.17%，并促进了表面化学键的形成和反应活性，为碳捕集技术提供了新思路和理论支持。

在静脉产业园协同低碳技术领域，该团队的另一项研究成果发表于环境科学与生态学领域的TOP期刊《Environmental Technology & Innovation》（IF=6.7，中科院分区：2区），题为“Synergistic co-steam gasification of biomass and refuse-derived fuel: A path to enhanced gasification performance”。该研究中，蔡建军担任通讯作者和第一作者；共同通讯作者是高级工程师杨建波；其他作者包括建筑与交通工程学院硕士研究生朱玲霞、实验师郭敏佳，以及美欣达集团有限公司副总裁方明康、浙江百奥迈斯生物科技股份有限公司副总经理姚胜峰。研究团队探索了生物质和垃圾衍生燃料共气化技术，旨在提高气化性能并降低环境影响。通过协同效应，成功提高了合成气的热值和产率，减少了焦油生成，进一步推动了可持续废物管理和可再生能源的发展。研究结果表明，在最优化的共气化条件下，与单独气化相比，混合燃料的碳转化率提高了12.7%，气体产量和冷煤气效率分别提高了14.43%和26.42%。此外，残余固体物结渣倾向显著降低，氢气含量可达43.5%，展示了共气化技术在提高能源利用效率和减少碳排放方面的巨大潜力。

这两项研究成果不仅在科学研究中取得了重要进展，而且对未来碳捕集和低碳技术的应用具有重要的理论和实践意义。随着技术的进一步完善和推广，预计将为环境保护和可持续发展提供有力支持。

上述研究得到了国家自然科学基金（52266011）、中国博士后科学基金（2023M741516）、广西自然科学基金（桂科AB24010306）、及桂林市科技计划项目青年创新人才科研专项（20210218-3）资助。

（供稿：建筑与交通工程学院 蔡建军、王鸿静 审稿：融媒体中心 俸燕珍 冼欣宜）