金属矿山

作者：李明利汪少振李湘张一帆尹媛刘今王存民张明明徐欢

单位：1. 国能神东煤炭集团有限责任公司,陕西榆林719315;2. 中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221116;3. 中国矿业大学材料与物理学院,江苏徐州221116;4. 北京新风航天装备有限公司,北京100854;5. 中国安全生产科学研究院,北京100012

关键词：矿井环境净化, 整体吸附剂, 分级多孔结构, 耐高温高湿, 协同捕获 ,

基金：“十四五”国家重点研发计划项目(编号:2023YFC3011704);中央高校基本科研业务费专项(编号:2024-10958,2024-10967);中国矿业大学研究生创新计划项目(编号:2024WLJCRCZL195,2024WLKXJ143,2024WLKXJ140);国家能源集团井工煤矿粉尘与职业病防治研究(六)煤矿粉尘防护装备研发项目(编号:E210100285)。

煤矿主导的能源结构与密集采矿作业不可避免地导致有害颗粒物(PM)和温室气体(CO2 )的同根同源排放,对气候环境及矿工生命安全构成严重威胁。 传统多孔吸附剂因操作简便、吸附热低且易于再生等优势,在协同捕获有害颗粒物与气体领域备受关注。 然而,吸附能力与传质阻力间的固有“权衡”效应,以及粉末加工成型后的低气体渗透性,严重制约其工业应用范围与前景。 研究采用“自下而上”策略,将芴基功能砌块与 1,3,5-三乙炔苯结构砌块通过交叉偶联反应实现碳-碳共价键高效结合,一锅法制备具有均匀孔结构、柔性可加工与环境耐受性的整体式块状共轭微孔聚合物吸附剂(D-CMPs)。 具有刚性芳香 π 共轭骨架的 D-CMPs 在长时间高湿条件下表现出优异的结构和功能稳定性,对 PM0. 3 的捕获效率超过 99. 79%,对 PM2. 5 的捕获效率超过 99. 98%。 在此基础上,由 D-CMPs 开放的三维分层多孔结构引起的“滑移效应”显著增强了气流分散,提高了气体吞吐量(最小渗透阻力仅 17Pa)。 得益于连续均匀的分级孔隙性质和芴基功能位点的充分暴露,D-CMPs 表现出良好的 CO2 吸附与封存性能。 在压力为 1. 0×105Pa、温度为 273. 15K 下,CO2 的吸附容量高达 2. 59mmol / g。 在低碳和清洁能源技术广泛采用之前,具有优异结构稳定性、孔隙可调性、环境耐受性和高吸附能力的多孔固体材料将成为矿井作业环境净化的优异候选对象。

来源：2025年第8期

《金属矿山》期刊编辑部

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