陳佳豪，王 芳，黃澤皚，曹玥晗，周 瑩,2

（1.西南石油大學(xué) 新能源與材料學(xué)院，碳中和研究院，四川 成都 610500；2.西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500）

自《巴黎協(xié)定》提出各國(guó)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的行動(dòng)安排后，面對(duì)國(guó)際嚴(yán)峻的碳減排形勢(shì)[1]，中國(guó)明確提出力爭(zhēng)在2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)[2]。碳捕集、利用與封存（Carbon capture,utilization and storage,CCUS）技術(shù)是將捕集和分離后的CO2直接加以利用或封存，以實(shí)現(xiàn)CO2減排的關(guān)鍵技術(shù)，按工業(yè)鏈流程分為碳捕集、輸送、利用與封存等環(huán)節(jié)[3-4]，2025～2060年各環(huán)節(jié)預(yù)計(jì)成本如表1所示[5-6]。碳捕集成本約占CCUS技術(shù)工業(yè)鏈總成本的70%以上，成為影響CCUS技術(shù)商業(yè)化的關(guān)鍵因素。隨著綠色、低能耗碳捕集技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2035年，碳捕集成本為70～320元/噸，2060年降至20～130元/噸?；痣姀S等排放的煙氣作為工業(yè)碳排放的主要來(lái)源，其CO2濃度（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，下同）為15%～20%[3-5]，捕集難度較大，因此發(fā)展綠色高效碳捕集技術(shù)迫在眉睫。

表1 2025～2060年CCUS各環(huán)節(jié)成本Table 1 Cost of each link of CCUS from 2025 to 2060

傳統(tǒng)碳捕集方法包括吸收法、吸附法、低溫分離法、金屬氧化物法和膜分離法等[5]，近年來(lái)水合物法由于其成本低、綠色環(huán)保、能耗低及過(guò)程無(wú)副產(chǎn)物的優(yōu)點(diǎn)[3]，受到了國(guó)際能源部門和研究者的廣泛關(guān)注。不同碳捕集方法的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和技術(shù)成熟度如表2所示[7-9]，目前，已工業(yè)化應(yīng)用的化學(xué)吸收法和物理吸附法吸收效率高，處理量大，但吸收劑消耗大、能耗較高；低溫分離法最大的缺點(diǎn)是只適用于高濃度的CO2處理。相比之下，通過(guò)水合物法捕集火電廠排放源煙氣中CO2的操作條件溫和、碳捕集成本大大降低且綠色環(huán)保，展現(xiàn)出了良好的工業(yè)應(yīng)用前景[5]。然而，水合物生長(zhǎng)速率慢、CO2分離效率和分離因子低等缺點(diǎn)成為制約水合物法捕集CO2技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。以碳納米管（CNTs）為代表的納米多孔材料由于具有納米尺寸結(jié)構(gòu)和大量表面活性位點(diǎn)，在水合物生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮了動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑的作用，可有效強(qiáng)化水合物生成的動(dòng)力學(xué)特性。

表2 碳捕集方法對(duì)比 Table 2 Comparison of carbon capture methods

本文對(duì)CNTs及功能化CNTs（—COOH、—OH、—NH2、Cu和Ag納米粒子等修飾）在氣體溶解期、水合物誘導(dǎo)期和水合物生長(zhǎng)期等各階段的作用進(jìn)行綜述，分析CNTs在水合物生長(zhǎng)中的作用機(jī)制及應(yīng)用前景，以期對(duì)同類技術(shù)研究提供參考借鑒。

1 水合物法捕集CO2技術(shù)及其促進(jìn)劑

水合物法分離氣體技術(shù)于20世紀(jì)40年代首次提出，NIKITIN等[10]利用SO2水合物從氖中成功分離了氬氣，隨后KANG等[11]于2000年提出了通過(guò)水合物法分離煙氣中CO2的理念，其原理為利用不同氣體的水合物相平衡不同來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體分離和提純。近年來(lái)水合物利用技術(shù)發(fā)展迅速，樊栓獅等[9]提出了水合物膜分離技術(shù)，可有效提高分離效率，CHEN等[12]研究了不同CO2水合物的拉曼光譜，宗杰等[13]致力于開發(fā)新型水合物利用技術(shù)等。促進(jìn)劑的研發(fā)對(duì)于改善水合物法分離氣體技術(shù)尤為重要，不同類型的促進(jìn)劑如表3所示[8-9,14-15]。目前促進(jìn)劑分為熱力學(xué)促進(jìn)劑與動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑，熱力學(xué)促進(jìn)劑可通過(guò)占據(jù)水合物籠型孔穴降低其熱力學(xué)相平衡條件，有機(jī)物小分子如四氫呋喃（THF）等可作為熱力學(xué)促進(jìn)劑參于水合反應(yīng)；動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑可提高動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率，如表面活性劑、多孔材料和納米材料等均可作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑加快水合速率，同時(shí)可以提高儲(chǔ)氣量和氣體分離效率[16-18]。盡管傳統(tǒng)型促進(jìn)劑的加入部分解決了水合物法水合速率慢、儲(chǔ)氣量低和分離效率差的問(wèn)題，但有機(jī)物促進(jìn)劑有毒性、表面活性劑產(chǎn)氣阻礙CO2在氣液界面滲透與溶解的問(wèn)題依舊限制了水合物技術(shù)快速發(fā)展，亟待開發(fā)綠色高效促進(jìn)劑[19-20]。

表3 不同類型的促進(jìn)劑Table 3 Different types of accelerators

CNTs因其多孔結(jié)構(gòu)及化學(xué)特性在氣體吸附[21-25]和影響水合物生長(zhǎng)[26-28]方面展現(xiàn)出了良好的工業(yè)應(yīng)用前景。2010年，PARK等[29]首次報(bào)道了多壁碳納米管（MWCNTs）在CH4水合物體系中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)在MWCNTs的作用下CH4消耗量比純水中高出3倍，MWCNTs有效提高了CH4氣體儲(chǔ)存量，展示出CNTs促進(jìn)CH4水合物生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)并備受關(guān)注，同時(shí)體現(xiàn)出用于CO2水合物的良好應(yīng)用前景。

2 CNTs對(duì)CO2水合物生長(zhǎng)的影響

CO2水合物與CH4水合物相似，其生長(zhǎng)是非平衡過(guò)程，生長(zhǎng)階段可分為氣體溶解期、水合物誘導(dǎo)成核期、水合物快速生長(zhǎng)期和穩(wěn)定期，如圖1所示[30]。第一階段為CO2在氣-液界面溶解傳質(zhì)，由于CO2與CNTs間的范德華相互作用，CNTs提高了CO2吸附能力，增大了CO2吸附量，促進(jìn)了CO2在溶液中的吸附溶解；第二階段是水分子誘導(dǎo)成核期，界面處的水合物結(jié)構(gòu)為CO2與水的組合提供了模板，氣液混合引起界面的晶體結(jié)構(gòu)向液體內(nèi)部擴(kuò)散，導(dǎo)致大量成核，CNTs為水合物成核提供了更多的成核位點(diǎn)；第三階段是快速生長(zhǎng)期，水合物微晶在誘導(dǎo)時(shí)間后大量聚集并加速生長(zhǎng)，最終形成水合物晶體，伴隨溶液黏稠度增加，此階段釋放出大量熱量[30]；第四階段水合物生長(zhǎng)速率逐漸減緩，水合物已大量生成，晶體結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

圖1 水合物生長(zhǎng)過(guò)程Fig.1 Hydrate growth process

2.1 CNTs對(duì)CO2吸附溶解的影響

CO2吸附溶解階段為CO2在氣-液界面吸附溶解的傳質(zhì)過(guò)程。當(dāng)環(huán)境條件高于水合物相平衡條件時(shí)，氣體首先被溶液吸附飽和，而起始環(huán)境條件低于相平衡條件時(shí)，溶解與成核所需時(shí)間大幅縮短，促使水合物在氣-液接觸界面生成。

2.1.1 CNTs對(duì)CO2吸附能力的影響

CNTs表面吸附作用歸因于分子間范德華力，林志忠等[17]利用蒙特卡羅模擬（MC）方法研究了CNTs管徑對(duì)CO2/N2吸附分離的影響，不同的壓力使得CO2/N2分別與CNTs產(chǎn)生不同作用力，從而實(shí)現(xiàn)了CO2/N2混合氣體的選擇性吸附，CO2和N2吸附量同時(shí)隨壓力升高不斷增加或先增加后趨于飽和。曹偉等[20]利用分子動(dòng)力學(xué)（MD）方法計(jì)算了CO2/CH4與CNTs壁面之間的吸附能，發(fā)現(xiàn)相互作用隨管徑擴(kuò)大而增大，CO2與壁面的相互作用明顯強(qiáng)于CH4與壁面的相互作用，表明CNTs對(duì)CO2的吸附效果更強(qiáng)，而混合氣吸附容量相比純組分有所減少，CH4減少量大于CO2，表明CNTs更傾向于吸附CO2。ZHAO等[31]通過(guò)密度泛函理論（DFT）計(jì)算并研究了不同類型的CNTs吸附CO2的吸附能及吸附作用，發(fā)現(xiàn)CO2在CNTs外側(cè)的吸附作用較弱，吸附能大約為2 J/mol，CO2距離管壁表面32～35 nm。CINKE等[32]通過(guò)CNTs吸附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)CO2的吸附為物理吸附，吸附能大約為0.24 eV，利用二階摩爾勒-粒子微擾理論進(jìn)一步證明CO2吸附于管側(cè)。張超等[33]利用去正則蒙特卡洛模擬（GCMC）法探究了管壁層數(shù)及間距對(duì)吸附能力的影響，結(jié)果表明單壁碳納米管（SWCNTs）的吸附能力最強(qiáng)，隨管壁層數(shù)的增加，吸附能力逐漸減弱，壁面間距越大，吸附能力越強(qiáng)。

CNTs的表面修飾改性可改善氣體吸附特性，通過(guò)加入強(qiáng)氧化酸[34]、氧化試劑（H2O2）[35]，利用等離子體[36]、加熱處理[37]等技術(shù)，利用官能團(tuán)（—COOH、—OH、—NH2和—C==O）對(duì)CNTs管壁進(jìn)行修飾，可提高CNTs在水溶液中的分散性和浸潤(rùn)性，改善了CNTs對(duì)相對(duì)分子量小的極性氣體分子的吸附性能[38]。隨著CNTs管徑增大，CO2吸附量先增大后趨于平衡。由此可見，CO2在CNTs促進(jìn)劑溶液中吸附能力越大，越有利于氣-液界面?zhèn)髻|(zhì)，水合物成核幾率隨之提高，可有效縮短成核誘導(dǎo)時(shí)間，提高水合物生長(zhǎng)速率。

2.1.2 CNTs對(duì)CO2溶解度的影響

CO2溶解符合低溫吸收特性，溶解度隨著溫度的降低而增大，25.5 ℃時(shí)的動(dòng)態(tài)溶解平衡的溶解度大約為30.6 mol/m3[39]。IIJIMA[40]發(fā)現(xiàn)CNTs材料為良好的氣體吸附材料是由高比表面積和中空結(jié)構(gòu)決定的，吸附性能主要由CNTs的吸附位點(diǎn)、比表面積、表面官能團(tuán)、純度和孔徑大小所決定[41-42]，從而決定了CO2氣體吸附量。

ZENG等[43]采用MC方法研究了離子液體（IL）復(fù)配CNTs對(duì)CO2/N2混合氣體的吸附性能，發(fā)現(xiàn)CNTs中IL的存在增強(qiáng)了對(duì)CO2的吸附，產(chǎn)生高濃度CO2的吸附歸因于CO2與IL之間的強(qiáng)相互作用，并且在混合氣體中，IL@CNTs對(duì)CO2的吸附選擇性更高。SU等[44]研究了氨丙基三乙氧基硅烷修飾MWCNTs對(duì)CO2吸附，發(fā)現(xiàn)CO2吸附量隨水汽含量（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，0～7%）的提高而增加，說(shuō)明水汽可有效提高M(jìn)WCNTs對(duì)CO2氣體的吸附性能，從而促進(jìn)CO2溶解，為籠型CO2水合物團(tuán)簇提供客體分子。PASIEKA等[45]研究了MWCNTs及胺功能化的MWCNTs對(duì)CO2水合物的影響，發(fā)現(xiàn)由于CO2比CH4進(jìn)入液相的傾向更大，MWCNTs對(duì)CO2溶解飽和值和溶解速率影響不大，溶解的CO2與胺功能化MWCNTs管壁發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，一定物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的MWCNTs促進(jìn)水合物生成，過(guò)量反而對(duì)生長(zhǎng)速率產(chǎn)生抑制作用。

2.2 CNTs對(duì)誘導(dǎo)成核的影響

CNTs表面缺陷的修飾（共價(jià)官能團(tuán)、非共價(jià)官能團(tuán)和金屬納米粒子等）可為水合物生長(zhǎng)提供成核位點(diǎn)，縮短水合物的誘導(dǎo)期[27,46]。水合物的誘導(dǎo)成核期影響因素較多[47]，如主體分子（水）、客體分子（CO2）、驅(qū)動(dòng)力（溫度、壓力）、促進(jìn)劑類型、攪拌情況和溶液黏稠度等[48]，CNTs管壁和表面官能團(tuán)與CO2產(chǎn)生吸附作用，親水性官能團(tuán)可與水形成氫鍵，吸引水分子聚集，促進(jìn)水合物團(tuán)簇的生成。WANG等[49]通過(guò)MD計(jì)算發(fā)現(xiàn)尿素分子上的氧原子可以作為氫受體，通過(guò)氫鍵誘導(dǎo)水分子形成五邊形水合物結(jié)構(gòu)，說(shuō)明尿素有誘導(dǎo)水合物成核的效果。ZHAO等[50]使用SWCNTs分離了溶解于水的CO2/H2混合氣體，由于CO2的潛在平均力差值比相應(yīng)水合物中的H2低，實(shí)現(xiàn)了CO2在SWCNTs中的高選擇性吸附，并在水溶液中觀察到SWCNTs誘導(dǎo)準(zhǔn)一維（Q1D）多邊形CO2水合物的自發(fā)形成現(xiàn)象。

LI等[51]發(fā)現(xiàn)MWCNTs存在下CO2水合物的誘導(dǎo)時(shí)間縮短至12.5 min。雖然CO2水合物生成會(huì)釋放熱量，但MWCNTs具有高導(dǎo)熱系數(shù)和熱容，使熱量得以及時(shí)傳遞，而較大的比表面積為CO2水合物的多相成核提供了合適位置，但對(duì)儲(chǔ)氣量無(wú)太大影響。NASHED等[52]將MWCNTs-COOH復(fù)配SDS后，水合物的初始生長(zhǎng)速率提升了23.4%，同時(shí)儲(chǔ)氣量達(dá)到最高。盛淑美等[53]使用不同物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的MWCNTs分離CO2/CH4水合物，發(fā)現(xiàn)隨著MWCNTs物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的增加，誘導(dǎo)時(shí)間逐漸變短，同時(shí)儲(chǔ)氣量增加，這一觀點(diǎn)與Li等[51]得出的MWCNTs物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)對(duì)儲(chǔ)氣量無(wú)影響的結(jié)論不同。

CNTs可縮短水合物誘導(dǎo)期，加快水合物生長(zhǎng)，然而官能團(tuán)如—COOH、—OH對(duì)CO2水合物生長(zhǎng)成核的機(jī)制并未明確，因此后續(xù)研究可從水合物誘導(dǎo)成核、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、異相成核及成核位點(diǎn)等角度探究CNTs對(duì)水合物晶體成核的作用機(jī)制。

2.3 CNTs對(duì)生長(zhǎng)速率的影響

由圖1可知，水合物的生長(zhǎng)期是快速反應(yīng)期，水合物在短時(shí)間內(nèi)大量生成至反應(yīng)結(jié)束。在水合物的快速生長(zhǎng)階段，氣體濃度、促進(jìn)劑含量和反應(yīng)條件至關(guān)重要，由于水合物為放熱反應(yīng)，快速生長(zhǎng)期的溫度升高[54]，不利于反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，CNTs可通過(guò)及時(shí)傳遞熱量加速反應(yīng)進(jìn)行。LI等[51]發(fā)現(xiàn)在高熱導(dǎo)率的納米顆粒（TiO2、SiO2和MWCNTs）作用下，水合物生長(zhǎng)速率大幅提升，此外NASHED等[52]證明了MWCNTs-COOH與水分子間的氫鍵促進(jìn)了CO2水合物快速生成。

金屬納米粒子的修飾可顯著提高CNTs的導(dǎo)熱性能，促進(jìn)水合物快速生成[55-56]。SONG等[57]制備了以Cu和Ag納米粒子嫁接的CNTs，用于水合物動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，Ag嫁接CNTs使水合物生成時(shí)間縮短至125.1 min，相比于Cu減少12.0%；CH4氣體儲(chǔ)氣量提高至93.3%，相比于Cu提高了3.0%；甲烷回收率高達(dá)78.9%。

張保勇等[58]采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的MWCNTs復(fù)配SDS溶液分離CO2/CH4混合氣，其中0.1% MWCNTs采用0.05%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）SDS分散后將CO2回收率提升至40.87%，分離因子達(dá)到3.23，較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的MWCNTs對(duì)水合物生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，提高了CO2/CH4混合氣的氣體消耗量。RENAUT等[59]研究了氧功能化MWCNTs對(duì)TBAB-水CO2半粘合酸鹽體系的影響，MWCNTs僅在誘導(dǎo)時(shí)間1 h內(nèi)增加了氣體消耗率，1 h后影響減弱，氣體消耗率最大提高15%。

由表4可知，適當(dāng)含量的MWCNTs可提高CO2水合物的生長(zhǎng)速率、縮短誘導(dǎo)時(shí)間以及增加CO2消耗量，過(guò)量的MWCNTs會(huì)表現(xiàn)出抑制的效果。CNTs中典型水合物的形成方式如圖2所示，由于在CNTs管徑孔隙中形成了納米限域效應(yīng)，LIU等[60]提出當(dāng)CO2進(jìn)入充滿水的CNTs中時(shí)，CO2被管壁及附著水大量吸附（I），隨著CO2濃度的增加，進(jìn)一步置換孔隙中的水（II-IV），大量CO2水合物晶體在管壁夾縫的孔隙外形成。以CNTs為代表的多孔材料可以通過(guò)納米限域效應(yīng)促進(jìn)水合物的形成，其作用歸因于納米孔隙約束條件下的氫鍵作用和空間不均勻性[61]，但水合物形成機(jī)理需進(jìn)一步通過(guò)原位表征實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

表4 不同CNTs用于CO2水合物的作用比較Table 4 Comparison of effects of different CNTs on CO2hydrate

圖2 基于SWCNTs的CO2水合物的形成方式Fig.2 CO2hydrate formation based on SWCNTs

3 水合物法捕集CO2應(yīng)用前景

與天然氣水合物技術(shù)相比，CO2水合物的相平衡條件較低，較易生成，因此水合物法捕集CO2有望在水合物利用技術(shù)方面取得重大突破。水合物法捕集CO2技術(shù)具有儲(chǔ)氣量高、工藝簡(jiǎn)單和操作條件溫和等特點(diǎn)，目前在天然氣水合物置換開采[62]、儲(chǔ)運(yùn)[63]及氣體分離領(lǐng)域[64]表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。天然氣水合物置換開采既能將CO2轉(zhuǎn)化為水合物穩(wěn)定封存于海底，又能從水合物中開采天然氣，在減輕溫室效應(yīng)的同時(shí)可穩(wěn)固海床、減少地質(zhì)災(zāi)害、避免環(huán)境污染，并實(shí)現(xiàn)CO2的減排和CH4清潔能源的獲取。此外，由于水合物儲(chǔ)氣量巨大，僅需0.8 m3的水便可存儲(chǔ)約170 m3的CO2，可大大節(jié)約運(yùn)輸空間、降低成本。另外，利用氣體水合物相平衡的特性可有效實(shí)現(xiàn)合成氣（H2與CO2）[65]、沼氣（CH4與CO2）[66]、煙道氣（N2與CO2）[16]等含低濃度CO2混合氣的分離與提純，有望在分離氣體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

但目前此技術(shù)仍存在諸多問(wèn)題：（1）CO2水合物生長(zhǎng)速率慢，迫切需要開發(fā)高效、綠色動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑，以及滿足低濃度CO2水合物生成的多元復(fù)配促進(jìn)劑（熱力學(xué)促進(jìn)劑、動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑和離子液體等）；（2）高壓低溫環(huán)境及反應(yīng)條件相對(duì)苛刻，間歇式反應(yīng)使得工業(yè)應(yīng)用不成熟，研究仍處于中試或?qū)嶒?yàn)室階段；（3）水合物結(jié)晶中夾帶濃縮液，后期分離較為困難。為有效解決分離效果差的問(wèn)題，2007年，LINGA等[67]提出了水合物結(jié)合膜分離法分離煙氣中CO2的混合工藝，如圖3所示。以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1%的THF作為添加劑，在273.75 K、2.5 MPa條件下，使用CO2濃度為17.0%的煙氣生成水合物。經(jīng)多級(jí)分離后，可提純CO2濃度至94.0%[68]；XU等[69]研發(fā)了水合物法聯(lián)合化學(xué)吸收法連續(xù)分離氣體的工藝裝置，如圖4所示?？赏ㄟ^(guò)從合成氣中分離CO2，目前該工藝裝置每日處理氣體量為521 m3，CO2捕獲率可達(dá)99.0%以上。

圖3 水合物結(jié)合膜分離法分離煙氣中CO2的混合工藝流程Fig.3 Mixing process flow for separating CO2from flue gas by hydrate combined with membrane separation method

圖4 水合物法聯(lián)合化學(xué)吸收法分離CO2的工藝流程Fig.4 Process flow of CO2separation by hydrate method combined with chemical absorption method

4 結(jié)語(yǔ)與展望

本文綜述了CNTs及功能化CNTs在CO2水合物領(lǐng)域的應(yīng)用，并分析了其對(duì)氣體溶解階段、水合物誘導(dǎo)成核階段和水合物快速生長(zhǎng)階段的影響，展望了水合物技術(shù)用于捕集CO2的應(yīng)用前景。CNTs對(duì)CO2水合物不同生長(zhǎng)階段的作用效果主要如下：（1）CNTs的納米多孔結(jié)構(gòu)及表面修飾親水性官能團(tuán)與CO2產(chǎn)生的范德華相互作用，使得CO2在溶液中吸附溶解，可有效強(qiáng)化CO2在氣-液界面吸附溶解的傳質(zhì)過(guò)程；（2）CNTs表面官能團(tuán)及金屬納米粒子修飾為水合物異相成核提供豐富的成核位點(diǎn)，CNTs的納米限域效應(yīng)可縮短水合物的誘導(dǎo)時(shí)間，加快CO2水合物微晶的形成；（3）CNTs優(yōu)良的導(dǎo)熱性能有利于在水合物快速生長(zhǎng)期過(guò)程的熱量傳遞，進(jìn)一步加快水合物晶粒的生長(zhǎng)與聚集，從而加快水合物大量形成。

為實(shí)現(xiàn)水合物法捕集CO2技術(shù)邁向工業(yè)化，應(yīng)從以下方面著力研究：（1）開發(fā)低能耗、綠色環(huán)?？苫厥盏膭?dòng)力學(xué)促進(jìn)劑（如CNTs等多孔納米材料）或研發(fā)多元復(fù)配促進(jìn)劑（如二元/三元?jiǎng)恿W(xué)促進(jìn)劑、熱力學(xué)促進(jìn)劑和離子液體等），在降低水合物生成的相平衡條件的同時(shí)，提高CO2水合物生長(zhǎng)速率；（2）優(yōu)化水合物捕集分離工藝，并聯(lián)合其它處理方法提高CO2分離效率；（3）進(jìn)行工業(yè)成本經(jīng)濟(jì)測(cè)算，適當(dāng)展開大型中試實(shí)驗(yàn)，為工業(yè)化應(yīng)用提供參考。