[发明专利]一种CO2

说明书

一种CO₂吸附剂制备方法及应用，以具有层状结构的粘土为原料经离子插层、液相剥离、离心筛分以及负载胺获得二维纳米片复合材料用于CO₂的高效吸附。由于作为载体的超薄纳米片状粘土具有带负电荷的、更易接近的外露表面，实现了使用胺对固体载体表面进行精确而均匀的修饰；这种二维纳米片复合材料用于CO₂吸附具有吸附容量大、循环稳定性高、适应温度范围广等一系列优势。在制备方法上，二维纳米片复合材料的制备过程中未使用任何有机溶剂、引发剂及表面活性剂，具有对环境友好、安全易操作等优点，此外，作为载体原料的粘土在自然界中储量丰富、价格低廉，从而有利于降低生产成本。

技术领域

本发明属于吸附剂的制备与改良技术领域，涉及一种用于CO₂吸附的高效吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

近年来，化石燃料的大量使用造成大气中CO₂浓度不断攀升，由此产生的温室效应所带来的的海平面上升、土地荒漠化、病虫害增加等问题愈发严峻。针对这一问题，非常有效的解决办法是发展CO₂捕集与封存技术(CCS)。

目前，已经有醇胺溶液吸收法、金属化合物吸收法、低温储存、膜分离法等多种方法应用于CO₂捕集与封存，但是，所用化学试剂及设备昂贵、再生能量高导致生产成本的增加限制了上述方法大规模的应用。固态胺吸收法以其较强的吸附能力、较低的再生能耗、优异的循环稳定性等优势成为了理想的CO₂捕集与封存技术。

由于固态胺吸收法以固体多孔材料为载体，将胺负载到固体表面增加碱性位数量从而提高CO₂吸附容量，所以，固体多孔材料的孔隙结构及表面性质将对CO₂吸附性能产生重要影响。胡小夫等在“一种CO₂吸附剂及其制备方法”(CN110548486A)中介绍了一种以金属有机骨架、无机物及成型助剂作为载体负载氯化铵的CO₂吸附剂，该吸附剂在常压、80℃下对CO₂的最大吸附量可以达到190mg g^-1。蔡卫权等在“氨基修饰介孔复合氧化物CO₂吸附剂的制备方法”(CN104148020B)中介绍了一种以氧化铝基介孔复合氧化物为载体负载四乙烯五胺的CO₂吸附剂，该吸附剂在常压、室温下对CO₂的最大吸附量可以达到2.02mmol g^-1。阳香华等在“一种负载有机胺的硅基气凝胶及其制备方法与应用”(CN110551317A)中介绍了一种采用溶胶-凝胶法通过共缩聚反应制备得到负载有机胺的硅基气凝胶CO₂吸附剂，该吸附剂在常压、40℃下对CO₂的最大吸附量可以达到24mg g^-1。然而已报道的方法中使用的载体均是三维的多孔结构，这不利于使用胺进行精确而均匀的修饰，另外多孔载体的高成本限制了固态胺吸收法的大规模应用。因此，需求一种成本低廉、具有更易于胺进行修饰的孔结构及表面的载体材料对固态胺吸收法用于CO₂捕集及封存具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷提出了一种用于CO₂吸附的高效吸附剂的制备方法及应用。本发明以具有层状结构的粘土为原料，经离子插层、液相剥离、离心筛分以及负载胺获得二维纳米片复合材料用于CO₂的高效吸附。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种CO₂吸附剂制备方法，包括以下步骤：

第一步，水热反应进行钠离子插层；

将粘土与饱和氯化钠溶液按照质量体积比3g/1L混合后置于水热反应器中，然后在110℃下加热12-48小时，恒温结束自然降到室温后将反应产物过滤并用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤得到钠离子插层后的粘土。