封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料及其制备方法及应用，本发明专利技术所制得的二氧化碳吸附材料粒度均一，10～20um；多孔大比表面积：1200～1390m2/g；孔道更加丰富，通过采用Ce进行改性，活性组分分布均匀，增强了表面活化效果，能够活化二氧化碳的碳氧键，使得吸附的二氧化碳与我们改性材料之间的作用力更强，不容易发生脱离；避免出现目前的吸附炭材料的温度升高导致二氧化碳逸出的问题；本发明专利技术能够完全满足封闭半封闭空间二氧化碳消除的质量要求，而且生产工艺简单，生产成本低廉，生产设备制作容易，易于实施，具有良好的经济效益和社会价值。本发明专利技术方法制造成本低，工艺简单，易于产业化，制备得到的产品具有吸附容量大、稳定性强的特点。稳定性强的特点。稳定性强的特点。

【技术实现步骤摘要】
封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料及其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于环境材料制备
，具体涉及一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]高二氧化碳浓度的危害性除了地窖和矿井为人所知外，其他场所几乎没有引起人们的注意，而救生舱、隧道、地下停车场、宇宙飞船、特殊避难场所等其他封闭、半封闭环境，不仅车辆大量排放高浓度二氧化碳，同时二氧化碳也是人员新陈代谢的产物，成人安静时每小时呼出CO2约为15升，运动时排出量更大，当二氧化碳浓度积累到一定程度后，便会使人头晕眼花，思维混乱，恶心，呕吐。达到5％浓度时，人的呼吸仅能维持30分钟，当达到10％以上时，甚至会使人失去知觉甚至死亡。由于这些空间容积不大，产生的CO2若不及时清除，浓度不断增加，对封闭、半封闭环境人员的健康甚至生命造成严重威胁。特别是航天飞行器具有更高的要求，一方面，舱内空间狭小，一旦失去控制，二氧化碳浓度会快速上升；另一方面，对于长期飞行，载人量比较大的任务中，必须对二氧化碳进行快速清除，其效率和可靠性很大程度上影响到整个任务的完成。因此快速、高效清除封闭、半封闭空间二氧化碳含量显得尤为重要。
[0003]二氧化碳去除技术主要分为非再生式二氧化碳净化技术和物理化学式再生式二氧化碳去除技术。现在前者比较成熟的技术又分为两种：氢氧化锂吸收技术和超氧化物吸收技术。物理化学再生式技术又包含分子筛和固态胺吸收—解吸技术、电化学CO2收集浓缩技术、膜技术收集浓缩CO2技术，CN201910969242.4提供一种高性能含氮多孔炭二氧化碳吸附剂的制备方法，存在吸附容量小的问题，并且还存在温度升高导致已吸附二氧化碳逸出的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料及其制备方法及应用，本专利技术方法制造成本低，工艺简单，易于产业化，制备得到的产品具有吸附容量大、稳定性强的特点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料制备方法，将铵盐和分散剂分别加入铈盐溶液并分别搅拌均匀后得到铈盐溶液体系，将铈盐溶液体系加入吸附炭材料中，进行多阶段升温煅烧得到Ce改性二氧化碳吸附材料。
[0006]进一步的，具体包括以下步骤：
[0007]步骤a，制备铈盐溶液，将原料铈经溶解和分散，调整至浓度150～300g/L，室温下搅拌均匀得到铈盐溶液。
[0008]进一步的，具体包括以下步骤：
[0009]步骤b，配置铈盐溶液体系，向铈盐溶液加入铵盐，第一次搅拌均匀后，添加不同铵盐或氨水并调整溶液的pH值为6～11，再添加分散剂，进行第二次搅拌均匀得到铈盐溶液体系。
[0010]进一步的，具体包括以下步骤：步骤d，制备吸附炭材料，将木质秸秆焙烧制备后经0.1～3mol/L盐酸洗涤2h，然后在200～300℃煅烧3h得到最终的吸附炭材料。
[0011]进一步的，具体包括以下步骤：步骤e，按质量计，将铈盐溶液体系按照固液比3:1的比例加入吸附炭材料中进行多阶段升温煅烧。
[0012]进一步的，所述多阶段升温煅烧具体包括，在120～200℃温度条件下煅烧1～4h，然后在250～300℃温度条件下煅烧1～4h，继续在300～400℃温度条件下煅烧1～4h，最后在400～500℃温度条件下煅烧1～4h。
[0013]进一步的，所述步骤a中，原料铈为硫酸铈、硝酸铈、碳酸铈中的至少一种；所述步骤a中，搅拌时间为1.5h。
[0014]进一步的，所述步骤b中，铵盐为碳酸铵、草酸铵、柠檬酸铵中的至少一种；分散剂为柠檬酸钠、十六烷基苯磺酸钠或吐温20中的至少一种；铵盐占原料铈总重量的0.05～10％；
[0015]所述步骤b在30～90℃油浴环境下进行反应，其中，第一次搅拌时间为1～3h，第二次搅拌时间为1～3h；
[0016]所述步骤b之后还要进行步骤c，铈盐溶液体系冷却，将经步骤b处理后得到的铈盐溶液体系置于空气中自然冷却。
[0017]基于本专利技术的其中一个目的，本专利技术还提供了一种Ce改性二氧化碳吸附材料，Ce改性二氧化碳吸附材料的粒度为10～20um，多孔大比表面积：1200～1390m2/g。
[0018]基于本专利技术的另一目的，本专利技术还提供了改性二氧化碳吸附材料的应用，将Ce改性二氧化碳吸附材料喷涂在封闭半封闭空间的内壁进行二氧化碳的吸附；或将Ce改性二氧化碳吸附材料布置在可移动的载体上进行二氧化碳的吸附。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术所制得的二氧化碳吸附材料粒度均一，10～20um；多孔大比表面积：1200～1390m2/g；孔道更加丰富，通过采用Ce进行改性，活性组分分布均匀，增强了表面活化效果，能够活化二氧化碳的碳氧键，使得吸附的二氧化碳与我们改性材料之间的作用力更强，不容易发生脱离；避免出现目前的吸附炭材料的温度升高导致二氧化碳逸出的问题；本专利技术能够完全满足封闭半封闭空间二氧化碳消除的质量要求，而且生产工艺简单，生产成本低廉，生产设备制作容易，易于实施，具有良好的经济效益和社会价值。
[0020]进一步的，本专利技术的制备方法中，所添加的铵盐为碳酸铵、草酸铵、柠檬酸铵中的一种或多种，由于均没有强酸性，减少了对设备的腐蚀，提升了设备的使用寿命和工作稳定性，也有效的降低了投资成本；进一步的，本专利技术在配置铈盐溶液体系过程中，两个阶段使用不同的铵盐，在此种情况下具有更好的协同作用，共沉淀做出来的Ce更均一。
[0021]进一步的，本专利技术以木质秸秆焙烧制备的吸附炭材料为基底，添加过渡金属盐并利用不同沉淀剂调节体系pH值，经洗涤、过滤、干燥、焙烧制得去除二氧化碳的过渡金属改性纳米炭，形成具有高比表面积、粒径小、粒度均匀、分散性好的二氧化碳吸附产品，本专利技术制备方法所制得的改性二氧化碳吸附材料为粉体，采用高倍电子显微镜进行观察，孔道非
常丰富，具有非常好的吸附效果，采用了金属材料进行掺杂，能够更好的提升结合力；通过上述设计，本专利技术的改性二氧化碳吸附材料使用更加灵活，在长时间使用吸附二氧化碳饱和之后，可以到室外进行干燥释放已经吸附的二氧化碳；并且，本专利技术采用Ce改性，在使用中不用担心后续二氧化碳逸出问题；并且，本专利技术生产的吸附材料能够增加喷涂的使用方式，即，可以在封闭和半封闭的空间内，充分另外空间内的内壁进行喷涂，实现不占用现有空间就进行二氧化碳的吸附，较大程度的降低了对空间的占用。
附图说明
[0022]图1是本专利技术所得产品的扫描电镜(SEM)谱图，由图可以看出本专利技术所合成的活性组分Ce形貌均匀，片层尺寸在5～10nm。
[0023]图2是对比例所得产品的扫描电镜(SEM)谱图，由图可以看出对比例所合成的活性炭表面粗糙、含大小不均一的颗粒状物质。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料制备方法，其特征在于，将铵盐和分散剂分别加入铈盐溶液并分别搅拌均匀后得到铈盐溶液体系，将铈盐溶液体系加入吸附炭材料中，进行多阶段升温煅烧得到Ce改性二氧化碳吸附材料。2.根据权利要求1所述的一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤a，制备铈盐溶液，将原料铈经溶解和分散，调整至浓度150～300g/L，室温下搅拌均匀得到铈盐溶液。3.根据权利要求1所述的一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤b，配置铈盐溶液体系，向铈盐溶液加入铵盐，第一次搅拌均匀后，添加不同铵盐或氨水并调整溶液的pH值为6～11，再添加分散剂，进行第二次搅拌均匀得到铈盐溶液体系。4.根据权利要求1所述的一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤d，制备吸附炭材料，将木质秸秆焙烧制备后经0.1～3mol/L盐酸洗涤2h，然后在200～300℃煅烧3h得到最终的吸附炭材料。5.根据权利要求1或3所述的一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤e，按质量计，将铈盐溶液体系按照固液比3:1的比例加入吸附炭材料中进行多阶段升温煅烧。6.根据权利要求1所述的一种封闭半封闭空间Ce改性二氧化碳吸附材料制备方法，其特征在于，所述多阶段升温煅烧具体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彬，白晓春，王绿，吴健，吴华成，周卫青，李朋，鱼小兵，潘晓彤，耿明昕，景龑，赵亚林，
申请(专利权)人：国网西安环保技术中心有限公司国网陕西省电力公司国网冀北电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：