二氧化碳捕集与利用一体化技术研究进展

ICCU技术通过将CO2捕集与催化转化集成，避免了传统CCU技术中高耗能的温压变换再生和气体压缩储运等中间步骤，展现出极具竞争力的工业应用前景。

• ICCU技术核心：依赖“捕集–催化”双功能材料（DFM），实现CO2原位催化转化，协同完成CO2升级和吸附剂再生。
• DFM设计准则：分析DFM与CO2捕集和催化转化性能的构效关系，解析原位催化转化的反应机理，以期为材料与过程的理性设计提供参考。
• ICCU技术分类：
  • CO2捕集与逆水煤气变换一体化（ICCU-RWGS）：将捕集的CO2转化为合成气，用于费托合成等化工生产。
  • CO2捕集与甲烷化一体化（ICCU-M）：将捕集的CO2转化为甲烷，用于燃料或化工原料。
  • CO2捕集与甲烷干重整一体化（ICCU-DRM）：将捕集的CO2与天然气（CH4）进行干重整，生产合成气。
  • CO2捕集与低碳烷烃氧化脱氢一体化（ICCU-ODHE）：将捕集的CO2与乙烷进行氧化脱氢，生产乙烯。
  • CO2捕集与甲醇化一体化（ICCU-MeOH）：将捕集的CO2转化为甲醇，用于化工生产。
  • CO2直接空气捕集与利用一体化（IDACU）：通过原位催化转化，将吸附状态下的CO2直接转化为甲烷或合成气等化学品。
• DFM材料体系：
  • 含催化剂的碱基双功能材料体系：如Ni-CaO、Ni-Li4SiO4、Ni-Na2ZrO3等，通过掺杂金属氧化物（CeO2、ZrO2等）或优化合成方法（溶胶凝胶法、共沉淀法等）提高材料性能和循环稳定性。
  • 无催化剂的碱基双功能材料体系：如天然矿石（CaO、MgO等）和金属氧化物/熔盐修饰CaO体系，通过添加惰性材料或优化前驱体材料提高材料抗烧结能力和循环稳定性。
• ICCU技术与其他过程的耦合：如生物质气化耦合CO2捕集与转化一体化（IGCCU）、CO2捕集与化学链转化一体化、CO2捕集与部分氧化重整一体化、吸附增强水蒸气重整制氢耦合ICCU、生物炭气化耦合ICCU等，实现产物组分、热量需求、反应过程等的高效调控。
• ICCU技术发展前景：开发制备工艺简单、易于规模化放大、且高效稳定的DFMs，拓展相关应用场景，实现碳减排与绿能存储协同发展。