一种新型二氧化碳吸附剂及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型二氧化碳吸附剂及制备方法，采用偏钛酸锂、化学式Li2TiO3，或掺钠偏钛酸锂、化学式Li2(1-x)Na2xTiO3用于在500℃—700℃高温下对二氧化碳进行吸附的吸附剂。偏钛酸锂以钛酸四丁酯、乙酸锂、无水乙醇、冰乙酸和水作为原料，采用醇盐水解溶胶凝胶法进行合成；制备掺钠产Li2(1-x)Na2xTiO3时加入乙酸钠。当温度高于500℃时，吸附剂开始与二氧化碳发生反应，吸附开始进行，当温度高于700℃时，反应开始逆向进行，释放出二氧化碳气体，吸附剂再生。对高温烟道气中的二氧化碳进行吸附，工艺简便，产物易分离，材料易再生，可反复利用。本发明制备方法体系化学均匀性更强；反应过程易控制；煅烧成型温度低，对设备要求低；易于改性；组分均匀，纯度高。
【专利说明】一种新型二氧化碳吸附剂及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料【技术领域】，涉及一种新型二氧化碳吸附剂及制备方法，尤其涉及一种采用偏钛酸锂或钠掺杂偏钛酸锂作为新型二氧化碳吸附剂的新技术。
【背景技术】
[0002]当前最重要的环境问题之一就是由大量二氧化碳排放造成的温室效应，针对燃煤电厂的二氧化碳排放，主要通过燃后捕集方式处理，溶液吸收是燃后捕集的常用手段，即通过使用溶剂(有机胺或冷氨)将二氧化碳从烟气中分离出来，可从燃烧产生的烟气中分离高达90%的二氧化碳。虽然该方法吸收容量大，反应迅速，但不可避免地面临热稳定性差、分离困难、易腐蚀设备、有毒易挥发、易造成二次污染等问题。而使用固体吸附材料对二氧化碳进行吸附处理，就可以在一定程度上克服溶剂吸收的缺点。
[0003]偏钛酸锂作为一种化合物并不常用，甚至很少用，Li2TiO3有三种晶体结构:a-Li2TiO3^ β-Li2TiO3^ Y-Li2TiO30 a-Li2TiO3 是一种亚稳态形式，当温度高于 300 V时会转变为i3-Li2Ti03。P-Li2TiO3属于单斜晶系，在1200°C以上会转变为立方晶系的Y-Li2TiO3,目前研究较多的是单斜晶系Li2TiO315 β-Li2TiOd^性质的相关资料可以见下表1，数据来源于公开发表的文章。
[0004]表1 P-Li2TiO3的性质总结
【权利要求】
1.一种新型二氧化碳吸附剂，其特征在于，采用偏钛酸锂，化学式Li2TiO3，用于在高温下对二氧化碳进行吸附的吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种新型二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述的所述高温为500°C—700°C，当温度高于500°C时，吸附剂开始与二氧化碳发生反应，吸附开始进行，当温度高于700°C时，反应开始逆向进行，释放出二氧化碳气体，吸附剂再生。
3.一种新型二氧化碳吸附剂，其特征在于，采用偏钛酸锂掺杂改性产物一掺钠偏钛酸锂，化学式Li2(1_x)Na2xTi03，其中X代表钠占锂钠总量的摩尔分数，用于在高温下对二氧化碳进行吸附的吸附剂。
4.根据权利要求3所述的一种新型二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述高温为500°C—700°C，当温度高于500°C时，吸附剂开始与二氧化碳发生反应，吸附开始进行，当温度高于700°C时，反应开始逆向进行，释放出二氧化碳气体，吸附剂再生。
5.一种偏钛酸锂的制备工艺，其特征在于，以钛酸四丁酯、乙酸锂、无水乙醇、冰乙酸和水作为原料，采用醇盐水解溶胶凝胶法进行合成。
6.根据权利要求5所述的一种偏钛酸锂的制备工艺，其特征在于，所述溶胶凝胶法制备偏钛酸锂、化学式Li2TiO3的过程中各原料配比: 乙酸锂与钛酸四丁酯的摩尔比=2:1 ; 无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比=4:1一6:1 ； 水与钛酸四丁酯的摩尔比=20:1— 30:1 ； 乙酸与钛酸四丁酯的摩尔比=4:1一7:1 ; 按所述各原料用量，先将钛酸四丁酯和3倍于钛酸四丁酯体积的无水乙醇混合，搅拌配制成混合液A，再将乙酸锂、剩余的无水乙醇、冰乙酸和水混合，搅拌配制成混合液B，再将AB两混合液混合；搅拌至体系形成均匀透明溶胶，在室温20— 30°C下，陈化6 —10天，得到湿凝胶，在80 — IOO0C的条件下，将湿凝胶烘干成为碎玻璃状干凝胶，随后将此干凝胶在600±10°C保温8 —10小时焙烧，可得到Li2TiO3产品。
7.一种掺钠偏钛酸锂的制备工艺，其特征在于，以钛酸四丁酯、乙酸锂、乙酸钠、无水乙醇、冰乙酸和水作为原料，采用醇盐水解溶胶凝胶法进行合成。
8.根据权利要求7所述的一种掺钠偏钛酸锂的制备工艺，其特征在于，所述溶胶凝胶法制备掺钠偏钛酸锂、化学式Li2(1_x)Na2xTi03的过程中各原料配比: 乙酸锂和乙酸钠之和与钛酸四丁酯的摩尔比=1:2 ; 乙酸锂和乙酸钠的摩尔比=49:1一24:1 ； 无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比=4:1一6:1 ； 水与钛酸四丁酯的摩尔比=20:1—40:1 ； 乙酸与钛酸四丁酯的摩尔比=4:1一7:1 ; 按所述各原料用量，先将钛酸四丁酯和3倍于钛酸四丁酯体积的无水乙醇混合，搅拌配制成混合液A，再将乙酸锂、乙酸钠、剩余的无水乙醇、冰乙酸和水混合，搅拌配制成混合液B，再将AB两混合液混合；搅拌至体系形成均匀透明溶胶，在室温20— 30°C下，陈化6—10天，得到湿凝胶，在80— 100°C的条件下，将湿凝胶烘干成为碎玻璃状干凝胶，随后将此干凝胶在600± 10°C保温8 —10小时焙烧，可得到Li2(1_x)Na2xTi03产品，其中x代表钠占锂钠总量的摩尔分数。
【文档编号】B01J20/02GK103611490SQ201310660976
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】刘峙嵘, 张寰, 占鑫星 申请人:东华理工大学