[发明专利]一种在高温下可高效吸收CO2的锂基锆酸盐材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温下高效吸收CO₂材料的领域，特别是一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法。

背景技术

温室气体影响气候变化是当前全球环保关注的核心问题。CO₂作为主要的温室效应气体之一，大多来源于化石燃料的燃烧和化工生产过程，且多产生于高温环境下，因此发展一种高温下可直接高效吸收CO₂气体的固体吸附材料在环保、能源等领域都具有重要应用价值。

日本东芝公司K.Nakagawa等人1998年(Journal of the Electrochemical Society，145(4)，1998：1344-1346)报道了一种高温下吸收CO₂气体的锆酸锂材料，该制备工艺较复杂，且反应时间长、耗能大。

中国专利(CN 101214977A，2008)公开了一种高温吸收CO₂的锆酸锂材料的制备方法，此方法从固体原料出发，在溶剂中混合均匀，经微波处理后高温煅烧制备锆酸锂。该方法制备的锆酸锂具有较高的吸收容量和较好的循环吸收性能，但并未涉及CO₂吸收速率的报道。

Yi和Eriksen(Sep.Sci.Technol.，2006，41，283-296)采用液相法，制备了颗粒较小、吸收性能较好的的锆酸锂材料。Ochoa-Fernandez等(Chem.Mater.，2006，18，1383-1385)也采用液相法合成了掺杂元素的纳米锆酸锂材料，使CO₂吸收性能有了更大程度的提高，但该材料在CO₂分压低于0.5bar时，其吸收速率仍较慢，不能满足工业需求。

中国专利(CN 200910154654.9，2009)公开了一种高温吸收CO₂的锆酸锂材料的制备方法，该方法以硝酸氧锆等可溶性锆盐为锆源，以硝酸锂等可溶性锂盐为锂源，采用柠檬酸溶胶凝胶法，制备了颗粒分布均一的纳米级材料。该材料的CO₂吸收速率有了很大程度提高，在550℃下，CO₂分压为0.5bar时，经25min可以达到吸收平衡。然而，该材料在低浓度CO₂下的吸收速率仍然较慢，例如0.25bar下，经过60min，仍未达到吸收平衡。

现有的制备方法中，通常采用直接加热液相体系，蒸发溶剂，从而得到锆酸锂材料前驱体。这种直接加热蒸发溶剂的方法会受外部气压、空气湿度等因素影响导致溶剂蒸发速率难以控制，锆酸锂材料制备过程重复性差。

发明内容

本发明针对现有的锆酸锂材料在高温下对CO₂的吸收速率低的不足之处，提供一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法。

本发明是通过以下的技术方案完成的，一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

(1)将锆盐和锂盐溶于水中，配制成锂锆盐混合溶液；

(2)在锂锆盐混合溶液中加入淀粉，搅拌均匀；

(3)在加有淀粉的锂锆盐混合溶液中加入pH调节剂和掺杂元素的物质，合成体系经搅拌、加热、干燥、高温煅烧后制得锆酸锂材料。

在上述一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法中，所述的锆盐为硝酸锆、硝酸氧锆、氢氧化锆、氧氯化锆中的一种。

在上述一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法中，所述的锂盐为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂中的一种。

在上述一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法中，所述的pH调节剂为尿素。

在上述一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法中，所述的淀粉为可溶性淀粉。

在上述一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法中，所述的掺杂元素为钾，掺杂元素物质的形式为碳酸盐、硝酸盐、卤化物、氢氧化物或酯类中的一种。

在上述一种在高温下可高效吸收CO₂的锂基锆酸盐材料的制备方法中，所用物料的质量比为：锆盐∶锂盐∶淀粉∶尿素∶含掺杂元素的物质＝26.73∶11.04∶20～60∶30.03∶1.39。