近日，我实验室梁鹏教授和刘庆教授等采用改性多孔碳材料为吸附剂在乏风瓦斯变压吸附提浓领域取得进展（New Journal of Chemistry 2026, 50 (27), 11380-11390; Chemical Engineering Research and Design 2026, 233, 33–44）。

研究团队以椰壳炭为吸附材料基体，使用高锰酸钾溶液进行改性处理，利用高锰酸钾的强氧化性成功在活性炭颗粒中引入含氧官能团并负载Mn_xO_y金属团簇。在0.6 MPa的压力下能够将乏风瓦斯模拟气提浓至1.13％，达到蓄热氧化利用标准（New Journal of Chemistry 2026, 50 (27), 11380-11390）。

氧化造孔：高锰酸根离子的强氧化性在水热条件下对碳骨架产生化学刻蚀，使BET比表面积从1116 m²/g提升至1257 m²/g，微孔容积从0.50增至0.59 cm³/g，并引入约4.1 nm的介孔结构，改善气体扩散通道。

极性调控：Mn⁷⁺的强氧化性在碳表面引入大量含氧官能团（—COOH、C=O、C—O—C），表面氧摩尔分数提升37%，显著增强材料表面极性，从而强化对高极化率CH₄分子的色散力吸附。

吸附位点构建：水热-焙烧耦合工艺将Mn物种高度分散于碳骨架表面，XPS证实Mn以Mn²⁺/Mn³⁺混合价态存在，其不饱和配位表面与含氧官能团共同构建高极性界面，对CH₄产生诱导极化效应，吸附亲和力显著增强。

此外，研究团队探究了金属改性活性炭纤维对甲烷的选择性吸附的影响，研究发现经锶（Sr）物种改性处理的活性炭纤维的甲烷氮气分离性能最为优异（Chemical Engineering Research and Design 2026, 233, 33–44）。Sr物种能够与ACF表面的含氧官能团（C–O/C=O）形成稳定的配位结构，一方面通过Sr²⁺产生的局域强电场对非极性的CH₄分子产生极化作用，增强吸附亲和力；另一方面，配位键将Sr²⁺锚定在ACF表面，确保极化位点的有效暴露。这一“极化-锚定”协同机制，使得Sr改性ACF对CH₄的吸附容量和CH₄/N₂选择性均显著优于其他金属改性样品。在0.6 MPa吸附压力下，Sr改性ACF（ACF-Sr-0.1）可将原料气中0.38%的CH₄富集至解吸气中的1.08%，成功达到蓄热氧化装置的运行要求，为实现乏风瓦斯的规模化利用提供了可行路径。此外，经五次吸附-脱附循环测试，材料性能保持稳定，展现出良好的工业应用潜力。

文章链接：

https://doi.org/10.1039/d6nj01405d

https://doi.org/10.1016/j.cherd.2026.07.070