一种吸附CO2的固体材料Zr-CN的制备与改性方法技术

本发明专利技术提供一种吸附CO2的固体材料Zr-CN的制备方法，包括以下步骤：将金属盐A溶于80ml去离子水中，形成溶液A1；将金属盐B加入至A1溶液中，并于30℃-50℃搅拌3-5h，得到第一固体产物；用去离子水洗涤该第一固体产物至中性，将该洗涤后的第一固体产物于30℃-50℃干燥12h-24h后，置于80℃-100℃真空干燥箱中干燥6h-8h，得到固体材料Zr-CN。此材料在较低温度和较低CO2压力环境下对CO2具有较好的吸附量。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附CO2的固体材料Zr-CN的制备与改性方法
本专利技术涉及CO2吸附材料，具体涉及一种能在较低温度和较低压力环境中高效吸附CO2的固体材料Zr-CN及其改性物的制备方法。
技术介绍
目前，工业废气的排放已引起大气中CO2浓度急剧增加，从而加剧温室效应。因此，CO2捕集技术已受到各国高度关注。CO2捕集技术中，利用氨水与CO2发生化学反应可以大幅吸收CO2达到高效捕集CO2的目的。然而，此方法耗能较大，并且所使用的氨水对设备腐蚀较大，因此对设备要求较高，成本较高。近年来，利用各类固体吸附剂对CO2进行吸附发展迅速。例如利用水滑石和金属氧化物进行CO2吸附时，具有较大吸附量，然而吸附-脱附温度较高。利用活性炭、沸石或金属-有机框架(MOFs)材料进行CO2吸附时，吸附-脱附温度较低，耗能较低，然而由于吸附过程是物理吸附，吸附量较小。因此寻找具有较大吸附量，同时吸附-脱附温度较低且具有较好循环吸附性能的固体吸附剂迫在眉睫。近年来，利用有机胺改性的固体吸附剂可以与CO2分子在其表面发生化学反应，解决吸附量较小、吸附速率较小、吸附选择性较低、吸附-脱附温度较高、对设备腐蚀性较大等难题，达到对CO2进行高效、高选择性吸附的目的。有机胺分子中具有较丰富的N原子而被选择作为改性物质。有机胺作为CO2吸附位点可以与CO2发生化学反应进行CO2吸附，同时，有机胺作为一种Lewis碱可以与具有Lewis酸性的物质相互作用应得到一种新的材料。因此，可以利用有机胺与这种具有Lewis酸性的物质反应，制备具有较好吸附性能的固体吸附剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高效CO2吸附性能的固体材料Zr-CN及其改性物的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种吸附CO2的固体材料Zr-CN的制备方法，包括下述步骤：将金属盐A溶于80ml去离子水，形成溶液A1；将金属盐B加入至上述A1溶液中，并于30℃-50℃搅拌3-5h，得第一固体产物；将第一固体产物用去离子水进行洗涤，至溶液呈中性；将洗涤后的第一固体产物于30℃-50℃干燥12h-24h后，置于80℃-100℃真空干燥箱中干燥6h-8h，得Zr-CN固体材料；其中所述金属盐A是亚铁氰化钾或六氰合铁(Ⅲ)酸钾；所述金属盐B是硝酸氧锆、硝酸锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、氯化锆或八水合氧氯化锆。上述制备方法中，金属盐A与金属盐B的摩尔比为[0.5～2]:1。本专利技术还提供一种将上述制备的吸附CO2的固体材料Zr-CN进行改性得到Am/Zr-CN的方法，包括下述步骤：取有机胺C溶于15g有机溶剂中，形成溶液C1；在溶液C1中加入吸附CO2的Zr-CN固体材料，得浑浊液；将上述浑浊液在室温下搅拌3h-6h后，置于60℃-80℃干燥箱中，移除溶剂，将所得固体产物置于100℃-130℃干燥箱中，保持3h-6h，得改性材料Am/Zr-CN；其中，所述有机胺是选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或聚乙烯亚胺；所述有机溶剂是甲醇或无水乙醇。上述改性方法中，所述有机胺与Zr-CN的质量比是1：[10～1]。根据实验结果，本专利技术所提供的固体材料，在较低温度和压力环境中，具有CO2吸附容量较大、吸附-脱附温度较低等特点，该方法解决了常见的CO2低压吸附量小、脱附温度较高等不足，有良好的工业应用前景【附图说明】图1所示为本专利技术实施例1中的Zr-CN对CO2的吸附量随时间变化曲线图。图2所示为本专利技术实施例13中的改性材料Am/Zr-CN对CO2的吸附量随时间变化曲线图。【具体实施方式】固体材料Zr-CN的制备：制备例1a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将4mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于30℃搅拌3h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于30℃干燥12h后，置于80℃真空干燥箱中干燥6h，得固体材料Zr-CN。根据实施例1所制得的固体材料Zr-CN对CO2的吸附量随时间变化曲线图如附图1所示，由图可见，Zr-CN对CO2吸附随时间增大而增大，并且最大吸附量2.35mmol·g-1。制备例2a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将8mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于30℃搅拌4h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于40℃干燥18h后，置于80℃真空干燥箱中干燥7h，得固体材料Zr-CN。制备例3a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将12mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于30℃搅拌5h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于50℃干燥24h后，置于80℃真空干燥箱中干燥8h，得固体材料Zr-CN。制备例4a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将16mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于30℃搅拌3h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于40℃干燥24h后，置于80℃真空干燥箱中干燥8h，得固体材料Zr-CN。制备例5a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将4mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于40℃搅拌3h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于30℃干燥12h后，置于90℃真空干燥箱中干燥6h，得固体材料Zr-CN。制备例6a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将8mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于40℃搅拌4h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于40℃干燥18h后，置于90℃真空干燥箱中干燥7h，得固体材料Zr-CN。制备例7a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将12mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于40℃搅拌5h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于50℃干燥24h后，置于90℃真空干燥箱中干燥8h，得固体材料Zr-CN。制备例8a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将16mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于40℃搅拌3h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于40℃干燥24h后，置于90℃真空干燥箱中干燥8h，得固体材料Zr-CN。制备例9a.将8mmol亚铁氰化钾溶于80ml去离子水，形成溶液A1；b.将4mmol八水合氧氯化锆加入至A1溶液中，并于50℃搅拌3h，得到第一固体产物；c.将所得第一固体产物用去离子水洗涤，至溶液呈中性；d.将洗涤后的第一固体产物于30℃干燥12h后，置于100℃真空干燥箱中干燥6h，得固体材料Zr-CN。制备例10a.将8mmol亚铁氰化钾溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸附CO2的固体材料Zr‑CN的制备方法，包括下述步骤：将金属盐A溶于80ml去离子水，形成溶液A1；将金属盐B加入至上述A1溶液中，并于30℃‑50℃搅拌3‑5h，得第一固体产物；将第一固体产物用去离子水进行洗涤，至溶液呈中性；将洗涤后的第一固体产物于30℃‑50℃干燥12h‑24h后，置于80℃‑100℃真空干燥箱中干燥6h‑8h，得Zr‑CN固体材料；其中，所述金属盐A是选自亚铁氰化钾或六氰合铁(Ⅲ)酸钾；所述金属盐B是选自硝酸氧锆、硝酸锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、氯化锆或八水合氧氯化锆。

【技术特征摘要】
1.一种吸附CO2的Zr-CN固体材料的制备方法，包括下述步骤：将金属盐A溶于80mL去离子水，形成溶液A1；将金属盐B加入至上述A1溶液中，并于30℃-50℃搅拌3-5h，得第一固体产物；将第一固体产物用去离子水进行洗涤，至溶液呈中性；将洗涤后的第一固体产物于30℃-50℃干燥12h-24h后，置于80℃-100℃真空干燥箱中干燥6h-8h，得Zr-CN固体材料；其中，所述金属盐A是选自亚铁氰化钾或六氰合铁(Ⅲ)酸钾；所述金属盐B是选自硝酸氧锆、硝酸锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、氯化锆或八水合氧氯化锆。2.根据权利要求1所述的吸附CO2的Zr-CN固体材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐A...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹双凤，杨泛明，刘英，陈浪，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43