[发明专利]一种高效二氧化碳高温吸收材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效二氧化碳高温吸收材料及其制备方法，涉及绿色环保领域。

背景技术

随着工业的飞速发展，大气中二氧化碳的含量渐渐增加，对自然环境和地球生态的影响日趋严重，因而减少二氧化碳的排放和选择性削减大气中二氧化碳的含量已成为全球经济发展，新能源和高科技环保技术开发的一大现实和战略课题之一。目前大气中CO₂气体主要来源于燃煤电厂的烟道气，且排出的气体大都处于高温状态，因此合成在高温下能高效、迅速吸收CO₂的材料，从而减少CO₂气体的排放，已经成为缓解室温效应的重要途径之一。

硅酸锂是近年来研究较热的一类高温CO₂吸收材料，可在500-750℃之间直接吸收CO₂，其理论最大吸收量高达73.4wt％。日本东芝公司的Nakagawa等(Nakagawa K，Ohashi T，J.Electrochem.Soc.，1998，145：1344-1346)从1997年便开始进行在高温下能够直接吸收CO₂的硅酸锂等材料的研究，北京理工大学的王银杰等(王银杰，其鲁等，无机化学学报，2006，22：268-272)也对硅酸锂在高温下(500-750℃)下直接吸收CO₂作过详细研究，并申请了中国专利(公开号：CN 101214967A)。从实际应用的角度看，这类硅酸锂材料的CO₂吸收容量和循环吸收性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效二氧化碳高温吸收材料及其制备方法。该吸收材料在400-700℃条件下具有高的CO₂吸收能力，且循环吸附性能优异。

本发明的另一个目的是提供制备上述二氧化碳高温吸收材料的方法。

本发明提供的二氧化碳高温吸收材料，采用以下方法合成：

(1)参照文献的方法合成一系列不同结构的纳米多孔SiO₂：二维六方p6m的SBA-15(Zhao D，Feng J，et al.，Science，1998，279：548-552)、三维立方结构Ia3d的KIT-6(Kleitz F，Choi S H，et al.，Chem.Commun.，2003，2136-2137)和三维蠕虫状结构的MSU-X(Takahashi R，Sato S，et al.，J.Phys.Chem.B，2000，104：12184-12191.)。SiO₂/C复合材料通过在纳米多孔SiO₂孔道中填充碳得到(Ryoo R，Joo S，et al.，J.Phys.Chem.B，1999，103：7743-7746)。

(2)将质量比为25-45％的上述纳米多孔SiO₂或SiO₂/C复合材料与质量比为55-75％的Li₂CO₃在有机溶剂中混合均匀，研磨，并在40-100℃干燥1-6小时。其中所用的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮等的一种或几种混合。

(3)将步骤(2)中干燥后的粉末在氮气气氛下600-900℃热处理3-8小时即可得到该材料。

具体实施方式

实施例1

称取10.0克二维六方p6m的SBA-15和24.67克Li₂CO₃一起放入研钵中，并向研钵中加入一定量的乙醇溶液，充分研磨制成胶状物，于80℃干燥2-6小时去除溶剂，装入坩埚置于管式炉中氮气气氛下800℃煅烧5小时，冷却后经研磨、筛分得到均一粒径的多孔硅酸锂材料。将合成的多孔硅酸锂材料于600℃，CO₂气氛下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量为46.8wt％。

实施例2

称取10.0克三维立方结构Ia3d的KIT-6和24.67克Li₂CO₃一起放入研钵中，并向研钵中加入一定量的丙酮溶液，充分研磨制成胶状物，于80℃干燥2-6小时去除溶剂，装入坩埚置于管式炉中氮气气氛下850℃煅烧4小时，冷却后经研磨、筛分得到均一粒径的多孔硅酸锂材料。将合成的多孔硅酸锂材料于550℃，CO₂气氛下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量为42.7wt％。

实施例3