一種高效二氧化碳高溫吸收材料及其製備方法

2023-05-06 10:26:46

專利名稱：一種高效二氧化碳高溫吸收材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高效二氧化碳高溫吸收材料及其製備方法，涉及綠色環保領域。
背景技術：
隨著工業的飛速發展，大氣中二氧化碳的含量漸漸增加，對自然環境和地球生態的影響日趨嚴重，因而減少二氧化碳的排放和選擇性削減大氣中二氧化碳的含量已成為全球經濟發展，新能源和高科技環保技術開發的一大現實和戰略課題之一。目前大氣中0)2氣體主要來源於燃煤電廠的煙道氣，且排出的氣體大都處於高溫狀態，因此合成在高溫下能高效、迅速吸收(X)2的材料，從而減少CO2氣體的排放，已經成為緩解室溫效應的重要途徑之
O矽酸鋰是近年來研究較熱的一類高溫(X)2吸收材料，可在500_750°C之間直接吸收 CO2,其理論最大吸收量高達73. 。日本東芝公司的Nakagawa等(Nakagawa K，Ohashi T，J. Electrochem. Soc.，1998，145 =1344-1346)從1997年便開始進行在高溫下能夠直接吸收(X)2的矽酸鋰等材料的研究，北京理工大學的王銀傑等(王銀傑，其魯等，無機化學學報， 2006，22 =268-272)也對矽酸鋰在高溫下(500-750°C )下直接吸收CO2作過詳細研究，並申請了中國專利(公開號CN 101214967A)。從實際應用的角度看，這類矽酸鋰材料的CO2吸收容量和循環吸收性能還有待進一步提高。

發明內容
本發明的目的在於提供一種高效二氧化碳高溫吸收材料及其製備方法。該吸收材料在400-700°C條件下具有高的(X)2吸收能力，且循環吸附性能優異。本發明的另一個目的是提供製備上述二氧化碳高溫吸收材料的方法。本發明提供的二氧化碳高溫吸收材料，採用以下方法合成(1)參照文獻的方法合成一系列不同結構的納米多孔S^2 二維六方P6m的 SBA-15 (Zhao D, Feng J, et al.，Science, 1998,279 :548-552)、三維立方結構 Ia3d 的 KIT-6 (Kleitz F, Choi S H, et al.，Chem. Commun.，2003，2136-2137)和三維蠕蟲狀結構的 MSU-X(Takahashi R, Sato S, et al.，J.Phys. Chem. B，2000，104 12184—12191.)。Si02/C 複合材料通過在納米多孔SiO2孔道中填充碳得到(Ryoo R，Joo S，et al.，J. Phys. Chem. B, 1999，103 :7743-7746)。(2)將質量比為25-45%的上述納米多孔SiO2或5^2/(複合材料與質量比為 55-75%的Li2CO3在有機溶劑中混合均勻，研磨，並在40-100 V乾燥1_6小時。其中所用的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮等的一種或幾種混合。(3)將步驟O)中乾燥後的粉末在氮氣氣氛下600-900°C熱處理3_8小時即可得到該材料。
具體實施方式
實施例1稱取10. 0克二維六方p6m的SBA-15和24. 67克Li2CO3 —起放入研缽中，並向研缽中加入一定量的乙醇溶液，充分研磨製成膠狀物，於80°C乾燥2-6小時去除溶劑，裝入坩堝置於管式爐中氮氣氣氛下800°C煅燒5小時，冷卻後經研磨、篩分得到均一粒徑的多孔矽酸鋰材料。將合成的多孔矽酸鋰材料於600°C，CO2氣氛下恆溫保持一段時間，達到吸收平衡後吸收容量為46. 8wt%。實施例2稱取10. 0克三維立方結構Ia3d的KIT-6和24. 67克Li2CO3 —起放入研缽中，並向研缽中加入一定量的丙酮溶液，充分研磨製成膠狀物，於80°C乾燥2-6小時去除溶劑，裝入坩堝置於管式爐中氮氣氣氛下850°C煅燒4小時，冷卻後經研磨、篩分得到均一粒徑的多孔矽酸鋰材料。將合成的多孔矽酸鋰材料於550°C，CO2氣氛下恆溫保持一段時間，達到吸收平衡後吸收容量為42. 7wt%。實施例3稱取10. 0克三維蠕蟲狀結構的MSU-X和24. 67克Li2CO3 —起放入研缽中，並向研缽中加入一定量的乙醇溶液，充分研磨製成膠狀物，於80°C乾燥2-6小時去除溶劑，裝入坩堝置於管式爐中氮氣氣氛下900°C煅燒3小時，冷卻後經研磨、篩分得到均一粒徑的多孔矽酸鋰材料。將合成的多孔矽酸鋰材料於500°C，CO2氣氛下恆溫保持一段時間，達到吸收平衡後吸收容量為44. 2wt%。實施例4稱取10. 0克二維六方p6m的SBA-15浸漬到含有12. 5克蔗糖，1. 4克硫酸和50克水的溶液中，充分攪拌後於100°c乾燥6小時，然後在160°C熱處理6小時，冷卻後再重複浸漬一次但蔗糖和硫酸的量為原來的60%。最後將複合物在氮氣氣氛下900°C碳化4小時得到SBA-15/C複合材料。將上述製得的SBA-15/C複合材料和24. 67克Li2CO3 —起放入研缽中，並向研缽中加入一定量的乙醇溶液，充分研磨製成膠狀物，於80°C乾燥2-6小時去除溶劑，裝入坩堝置於管式爐中氮氣氣氛下850°C煅燒4小時，冷卻後經研磨、篩分得到均一粒徑的矽酸鋰/碳複合材料。將合成的矽酸鋰/碳複合材料於^0°C，CO2氣氛下恆溫保持一段時間，達到吸收平衡後吸收容量為51. Swt%。實施例5稱取10. 0克三維蠕蟲狀結構的MSU-X浸漬到含有12. 5克蔗糖，1. 4克硫酸和50 克水的溶液中，充分攪拌後於100°c乾燥6小時，然後在160°C熱處理6小時，冷卻後再重複浸漬一次但蔗糖和硫酸的量為原來的60%。最後將複合物在氮氣氣氛下900°C碳化4小時得到MSU-X/C複合材料。將上述製得的MSU-X/C複合材料和24. 67克Li2CO3 —起放入研缽中，並向研缽中加入一定量的乙醇溶液，充分研磨製成膠狀物，於80°C乾燥2-6小時去除溶劑，裝入坩堝置於管式爐中氮氣氣氛下850°C煅燒4小時，冷卻後經研磨、篩分得到均一粒徑的矽酸鋰/碳複合材料。將合成的矽酸鋰/碳複合材料於600°C，CO2氣氛下恆溫保持一段時間，達到吸收平衡後吸收容量為48. 3wt%。
權利要求
1.一種高效二氧化碳高溫吸收材料及其製備方法，其特徵在於以納米多孔SiO2或 Si02/C複合材料和Li2CO3為原料，經溼法混合，高溫煅燒得到。
2.權利要求1所述的二氧化碳高溫吸收材料，其特徵在於包括如下步驟(1)納米多孔SiA和siA/c複合材料的製備。(2)將質量比為25-45%的上述納米多孔SiO2或5^2/(複合材料與質量比為55-75% 的Li2CO3在有機溶劑中混合均勻，並在40-100°C乾燥1-6小時。其中所用的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮等的一種或幾種混合。(3)將步驟O)中乾燥後的混合粉末在氮氣氣氛下600-900°C熱處理3-8小時即可得到該材料。
3.權利要求1中的S^2是一種具有納米孔結構的二氧化矽材料，其孔徑在2-15nm之間，Si02/c複合材料通過在納米多孔SiA孔道中填充碳後得到。
4.權利要求1所述的吸收材料，其特徵在於該吸收材料被用於高溫二氧化碳吸收應
全文摘要
本發明公開了一種高效CO2高溫吸收材料及其製備方法。本發明方法是以納米多孔SiO2或SiO2/C複合材料和Li2CO3為原料，經溼法混合，高溫煅燒即可得到該材料。用本發明方法製備的吸收材料，在400-700℃條件下具有高的CO2吸收能力，且循環吸附性能優異。
文檔編號B01J20/30GK102258977SQ20101018517
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者康詩飛, 朱培怡, 李溪, 王燕剛 申請人:李溪