石家庄学院学子研发碳捕集新材料 为钢铁行业“减碳”贡献青春方案

在“双碳”国家战略驱动下，钢铁行业深度脱碳转型迫在眉睫。然而，现有碳捕集技术长期面临“能耗高、材料易失活、投资风险大”三大核心痛点，规模化应用迟迟难以破局。近日，石家庄学院一支由环境生态工程、地理信息科学、材料科学与工程等多专业学生组成的跨学科团队，成功研发“缺陷型分级孔结构Mg-MOF-74”吸附材料，CO?吸附量达7.8 mmol/g，较传统材料提升15%-18%，CO?/N?选择性提升超20倍，为钢铁工业烟气碳捕集提供了兼具高性能与低成本的全新解决方案。

从课堂到实验室：一次“意外发现”催生创新灵感

“项目的起点，源于我们在导师课题中的一次‘意外发现’。”项目负责人、2023级环境生态工程专业梁永儒介绍，在参与钢铁行业碳捕集相关研究时，团队注意到一个长期困扰领域的矛盾——现有吸附材料要么“吸得慢”，CO?难以快速进入材料内部；要么“装得少”，吸附容量上不去。受课堂上“缺陷工程”概念的启发，团队大胆提出设想：能否在Mg-MOF-74材料中主动“挖孔开通道”，让缺陷像“隧道”一样连通封闭孔隙？经过反复讨论与预实验验证，团队最终确立了“缺陷工程+分级孔结构”的核心研发思路，构建出“大孔快速运输+小孔高效吸附”的分层结构，从根本上解决了传统材料“吸得慢、装得少”的痛点。

跨学科协同：多专业碰撞出全链条技术体系

项目团队由12名本科生组成，涵盖环境生态工程、地理信息科学、材料科学与工程、药物制剂、软件工程五个专业方向，形成了“材料设计—合成表征—性能验证—工艺适配—工程化转化—智能管控”的全链条协同体系。

在此基础上，团队构建了“材料—工艺—系统”全链条技术体系：材料端，以廉价安全的MgCl?替代传统硝酸镁，原料成本降低30%，规避爆炸风险；工艺端，创新真空变压变温耦合解吸技术，再生能耗较化学吸收法降低70%，可直接利用钢厂80-150℃低品位余热实现“以废治废”；系统端，开发数字孪生全生命周期管控技术，有效化解钢铁企业“不敢用、不敢投”的市场顾虑。

从实验室走向市场：以高性能低成本助力行业破局

项目以高效吸附材料的生产销售为核心，以“高性能+低捕集成本”双轮驱动开拓市场，依托河北省钢铁工业碳减排刚需快速起量，积累标杆案例后逐步向全国辐射。团队依托学校碳中和研究中心与校企合作项目完成技术验证，具备从实验室到工程化的落地能力。

目前，团队研究基础扎实：已发表学生一作论文1篇，获第十八届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛国赛三等奖1项，受理专利1项。“我们希望‘捕碳先锋’能真正从实验室走向钢铁厂，为国家的‘双碳’目标贡献一份青春力量。”梁永儒说。