[发明专利]高分散介孔γ-Al2O3基碱（土）金属复合吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学品氧化铝制备和应用的技术领域，确切地说是一种用于CO₂吸附的高分散介孔γ-Al₂O₃基碱（土）金属复合吸附剂的一锅制备方法。

背景技术

近年来，“温室效应”引起的全球变暖已成为最受关注的环境问题之一，而CO₂对全球变暖的贡献率约占2/3，美国环保局已于2009年12月将其列为会对公众健康和社会福祉造成危害的污染物。从某种意义上讲，CO₂的减排、捕获、封存和资源化利用已成为影响未来世界格局的重大科学问题。在已研究的捕获CO₂的各种方法中，多孔固体吸附法因较容易实现CO₂的吸附-脱附循环过程，从捕获效率、能耗、环境和成本等方面讲具有很大的综合优势。多孔固体材料吸附CO₂的性能与其比表面积、孔容和平均孔径等织构性质以及碱性位数量和碱强度等物理化学性质密切相关。理想的CO₂吸附剂需符合以下标准：制备成本低并且机械强度、水热稳定性和化学稳定性高；吸附容量大、选择性好，吸附/脱附动力学快，再生性能好且寿命长。

目前，常用的CO₂吸附材料主要包括活性碳（基）材料、碳分子筛、碳纳米管基材料、沸石、金属有机框架化合物、金属氧化物和水滑石类化合物等。其开发的大体思路是针对CO₂的弱酸性特点，在多孔固体材料表面嫁接有机胺和碱（土）金属等碱性组分，或直接合成碱性多孔固体材料。但是，有机胺功能化多孔固体材料存在热稳定性差和有机胺官能团容易分解等缺点，限制了其应用；而碱（土）金属功能化多孔固体材料也面临如何提高其吸附动力学，并有效预防碱（土）金属组分晶粒烧结等挑战。

最近，CN 101497019A公开了一种高温烟道气中CO₂吸附材料及制法和应用，该方法着眼于提高吸附材料重复利用的稳定性，将镁化合物与热稳定性高的氧化锆结合，形成镁-氧化锆复合化合物，其特征在于具有从晶体学角度定义的氟化钙晶体结构的镁-锆二元复合金属氧化物材料，镁-锆二元复合金属氧化物中镁与锆的摩尔比为0.1~1:1，孔径在1.5~20 nm，比表面积在50~210 m²/g，材料在相应温度下的CO₂吸附量达到22 mg/g以上，并可重复利用。

CN 101844068A公开了一种用于CO₂吸附的氧化镁改性介孔材料的制备方法，该材料经一步合成法制成，即将P123模板剂和MgCl₂·6H₂O在盐酸溶液中充分溶解，加入硅酸四乙酯，经干燥、煅烧后直接制备出MgO改性的介孔二氧化硅材料；或者后期浸渍法制成，先制备出介孔二氧化硅，在由其浸渍MgNO₃溶液，经煅烧制备出MgO改性的介孔材料。

最近，Chaikittisilp等人[Energy Fuels, 2011, 25, 5528-5537]首先从硝酸解胶后的薄水铝石溶胶和P123溶液的混合物制备了介孔γ-Al₂O₃，然后以其浸渍聚乙烯亚胺，得到的介孔γ-Al₂O₃负载的乙烯亚胺复合吸附剂较SiO₂负载的胺吸附剂的吸附容量大、胺效率高。但该方法先制备载体，再负载有机胺，工艺过程相对复杂。

因此，开发一种工艺简单、条件温和、织构性质和热稳定性可控，并且CO₂吸附性能优异的多孔固体吸附材料的一锅制备方法仍然是一种巨大的挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以在相对较温和的条件下，实现高分散、负载型碱（土）金属功能化介孔氧化铝基复合吸附剂的一锅制备方法，所制备的产物对CO₂具有优良的吸附性能。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的高分散介孔γ-Al₂O₃基碱（土）金属复合吸附剂的制备方法，具体是：