专利名称：一种高效二氧化碳高温吸收材料及其制备方法
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0)2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(X)2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
O硅酸锂是近年来研究较热的一类高温(X)2吸收材料，可在500_750°C之间直接吸收 CO2,其理论最大吸收量高达73. 。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(X)2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°C )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°C条件下具有高的(X)2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S^2 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.)。Si02/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5^2/(复合材料与质量比为 55-75%的Li2CO3在有机溶剂中混合均勻，研磨，并在40-100 V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O)中干燥后的粉末在氮气气氛下600-900°C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 —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°C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°C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°C，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 —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°C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°C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°C，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称取10. 0克三维蠕虫状结构的MSU-X和24. 67克Li2CO3 —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°C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900°C煅烧3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500°C，CO2气氛下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量为44. 2wt%。实施例4称取10. 0克二维六方p6m的SBA-15浸渍到含有12. 5克蔗糖，1. 4克硫酸和50克水的溶液中，充分搅拌后于100°c干燥6小时，然后在160°C热处理6小时，冷却后再重复浸渍一次但蔗糖和硫酸的量为原来的60%。最后将复合物在氮气气氛下900°C碳化4小时得到SBA-15/C复合材料。将上述制得的SBA-15/C复合材料和24. 67克Li2CO3 —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°C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°C煅烧4小时，冷却后经研磨、筛分得到均一粒径的硅酸锂/碳复合材料。将合成的硅酸锂/碳复合材料于^0°C，CO2气氛下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量为51. Swt%。实施例5称取10. 0克三维蠕虫状结构的MSU-X浸渍到含有12. 5克蔗糖，1. 4克硫酸和50 克水的溶液中，充分搅拌后于100°c干燥6小时，然后在160°C热处理6小时，冷却后再重复浸渍一次但蔗糖和硫酸的量为原来的60%。最后将复合物在氮气气氛下900°C碳化4小时得到MSU-X/C复合材料。将上述制得的MSU-X/C复合材料和24. 67克Li2CO3 —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°C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°C煅烧4小时，冷却后经研磨、筛分得到均一粒径的硅酸锂/碳复合材料。将合成的硅酸锂/碳复合材料于600°C，CO2气氛下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量为48. 3wt%。
权利要求
1.一种高效二氧化碳高温吸收材料及其制备方法，其特征在于以纳米多孔SiO2或 Si02/C复合材料和Li2CO3为原料，经湿法混合，高温煅烧得到。
2.权利要求1所述的二氧化碳高温吸收材料，其特征在于包括如下步骤(1)纳米多孔SiA和siA/c复合材料的制备。(2)将质量比为25-45%的上述纳米多孔SiO2或5^2/(复合材料与质量比为55-75% 的Li2CO3在有机溶剂中混合均勻，并在40-100°C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O)中干燥后的混合粉末在氮气气氛下600-900°C热处理3-8小时即可得到该材料。
3.权利要求1中的S^2是一种具有纳米孔结构的二氧化硅材料，其孔径在2-15nm之间，Si02/c复合材料通过在纳米多孔SiA孔道中填充碳后得到。
4.权利要求1所述的吸收材料，其特征在于该吸收材料被用于高温二氧化碳吸收应
全文摘要
本发明公开了一种高效CO2高温吸收材料及其制备方法。本发明方法是以纳米多孔SiO2或SiO2/C复合材料和Li2CO3为原料，经湿法混合，高温煅烧即可得到该材料。用本发明方法制备的吸收材料，在400-700℃条件下具有高的CO2吸收能力，且循环吸附性能优异。
文档编号B01J20/30GK102258977SQ20101018517
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者康诗飞, 朱培怡, 李溪, 王燕刚 申请人:李溪