[发明专利]一种微米级球状锂基CO2

说明书

本发明属于锂基吸附剂领域，并具体公开了一种微米级球状锂基CO₂吸附剂及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：将表面活性剂和锂源加入醇类溶液中获得混合溶液；将正硅酸四乙酯和氨水加入混合溶液中，然后超声处理预设时间获得白色悬浊液；将白色悬浊液煅烧预设时间后获得固体产物，该固体产物即为微米级球状锂基CO₂吸附剂。本发明提供了一种合成时间短、操作方便、成本低廉的微米级球状锂基CO₂吸附剂的制备方法，该方法利用正硅酸乙酯与氨水反应生成二氧化硅微球，并通过二氧化硅微球与锂源混合煅烧的方式制得微米级球状锂基CO₂吸附剂，从而避免高温下煅烧造成产物发生严重烧结的问题，以此获得具有优良吸附性和循环稳定性的吸附剂。

技术领域

本发明属于锂基吸附剂领域，更具体地，涉及一种微米级球状锂基CO₂吸附剂及其制备方法。

背景技术

温室效应与全球气候变暖作为一个全球性的环境问题，越来越受到国际社会的广泛关注。为了减少全球CO₂的排放，人们提出了碳捕集、利用、封存技术(CCUS)。在众多的CO₂减排技术中，利用固体吸附剂对CO₂进行循环式吸附脱附被认为是一种很有前景的技术。而以Li₄SiO₄为代表的锂基吸附剂作为一种典型高温CO₂固体吸附剂因其优异的循环稳定性、较高的吸附性能等优点而受到了全世界学者的广泛关注。

Li₄SiO₄吸附剂对CO₂的循环吸脱附过程能够通过可逆反应式描述，即Li₄SiO₄在较低温度下(450-600℃) 会与CO₂反应并将CO₂固定下来，而当温度升高至≧700℃后反应将会逆向发生，将此前吸附固定的CO₂再次脱附下来，且再生的Li₄SiO₄仍可参加下一次吸附反应，如此往复不断达到了对CO₂的循环吸-脱附捕集的效果。具体地，整个吸附过程可由双壳反应模型描述，即反应初始吸附剂表面的 Li₄SiO₄会优先接触CO₂并反应生成Li₂SiO₃和Li₂CO₃覆盖在颗粒表面，此过程称为“化学反应控制阶段”；其后当表面反应完全后，形成的Li₂SiO₃及 Li₂CO₃外壳层将内部新鲜Li₄SiO₄组分包覆，因此CO₂分子必须扩散穿过双壳外层才能与内部新鲜吸附剂接触反应，此过程称为“扩散控制阶段”。从机理上可以证实，等质量吸附剂条件下，若吸附剂颗粒越小则：①其比表面积越大，在化学反应控制阶段与CO₂的接触面积也越大，因此能够显著提升该阶段反应能力；②颗粒越小代表扩散控制阶段CO₂分子的扩散路径也越短，更有利于扩散反应的进行；综上，Li₄SiO₄吸附剂颗粒越小，微观孔隙结构越好，其吸附性能势必会愈强。因此，相比传统吸附剂，具备微/纳尺度结构的新型Li₄SiO₄吸附剂材料必将具备更优的性能和潜力。