一种用于CO2捕集的ALF复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于CO2捕集的ALF复合材料及其制备方法，涉及CO2捕集技术领域。一种用于CO2捕集的ALF复合材料，所述ALF复合材料的原料组成包括：多孔聚丙烯酸酯微球和ALF原材料；所述ALF原材料包括ALF金属源和有机配体。所述ALF复合材料的制备方法，包括：制备内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸酯微球，随后进行复合反应，即得。本发明专利技术提供的ALF复合材料在相同条件下对CO2的吸附量显著提高，制备方法所使用的原材料较现有技术更廉价易得，有效控制了工业化生产的成本，其制备工艺简单可控，安全系数高，能耗低，具备广泛应用的前景。具备广泛应用的前景。具备广泛应用的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于CO2捕集的ALF复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于CO2捕集
，尤其涉及一种用于CO2捕集的ALF复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高效的CO2捕集和储存技术可以减少化石燃料使用对环境的影响。燃烧后CO2捕集传统方法是基于水胺溶液的化学吸收方法，但存在热降解、腐蚀、氧化反应和胺逃逸等问题。通过物理吸附捕集CO2的多孔固体吸附材料需要更少的再生能量，具有巨大的低成本CO2捕集潜力。
[0003]金属有机框架Al(HCOO)3，简称ALF，能够表现出强力的CO2吸附能力，面对二氧化碳和氮气时，也能表现出出色的二氧化碳选择性，同时能够在高温条件下，从二氧化碳的干气流中吸收二氧化碳，是十分优良的CO2吸附材料。
[0004]但其亦存在自身的局限性，如对湿度的敏感性、机械性能差，尤其采用现有技术常规方法制备ALF材料不利用大规模的工业化，原因在于ALF一般以粉末形式存在；将原粉放大、粘合成型、加工成工业品后，在高堆积状态下，造成孔道堵塞及晶格塌陷，导致其吸附量、选择性、吸/脱附速率均会大幅度降低。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于CO2捕集的ALF复合材料及其制备方法，以解决上述问题。
[0007]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0008]一种用于CO2捕集的ALF复合材料，所述ALF复合材料的原料组成包括：多孔聚丙烯酸酯微球和ALF原材料；r/>[0009]所述ALF原材料包括ALF金属源和有机配体。
[0010]可选的，所述多孔聚丙烯酸酯微球的质量百分比为40
‑
50％；
[0011]优选地，所述ALF金属源的质量百分比为20
‑
40％；
[0012]优选地，所述有机配体的质量百分比为10
‑
30％。
[0013]多孔聚丙烯酸酯微球作为复合材料的基体，如果内嵌的ALF金属源过少，不能满足ALF原材料生长所需，从而导致复合材料不能达到高的二氧化碳吸附量；如果内嵌的ALF金属源过多，则不利于后续有机配体的进入，从而造成ALF原材料的负载不高，因此，原料配比的优选对复合材料的性能具备重要影响。
[0014]可选的，所述ALF金属源包括硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、醋酸铝、草酸铝、纳米氢氧化铝及其分散液、纳米氧化铝及其分散液中的一种或多种。
[0015]可选的，所述有机配体包括甲酸钠、甲酸钾、甲酸铵、甲酸中的一种或多种。
[0016]一种所述的ALF复合材料的制备方法，包括：制备内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸
酯微球，随后进行复合反应，即得。
[0017]可选的，所述制备内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸酯微球，包括，
[0018]制备第一相：将聚丙烯酸酯单体、乳化剂、致孔剂、引发剂A混合；
[0019]制备第二相：将所述ALF原材料和水混合；
[0020]制备第三相：将所述第一相、第二相和还原剂A混合；
[0021]制备第四相：将引发剂B、还原剂B、分散剂与水混合；
[0022]将所述第三相和第四相混合，进行聚合反应，得到内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸酯微球；
[0023]优选地，所述聚合反应的温度为60
‑
70℃，反应时间为10
‑
25min。
[0024]优选地，聚合反应伴随搅拌进行。聚丙烯酸酯单体、乳化剂、致孔剂、引发剂A混合形成的第一相为油相，ALF原材料和去离子水混合形成的第二相为水相，将水相分散液加入油相并加入还原剂A制备成乳液，引发剂B、还原剂B、分散剂与水混合制备得到第四相体系；然后将乳液加入到第四相体系中，使乳液在油水界面形成的张力及搅拌桨转动形成的剪应力的作用下，乳液形成球形颗粒，在60
‑
70℃温度下完成聚合，得到内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸酯微球。
[0025]可选的，所述聚丙烯酸酯单体包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸叔丁酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。
[0026]可选的，所述乳化剂包括聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P
‑
123)、吐温、Span80中的一种或多种；
[0027]优选地，所述致孔剂包括甲苯；
[0028]优选地，所述引发剂A包括过氧化苯甲酰；
[0029]优选地，所述还原剂A包括N,N
‑
二甲基苯胺；
[0030]优选地，所述引发剂B包括过硫酸铵；
[0031]优选地，所述还原剂B包括N,N,N
’
,N
’‑
四甲基乙二胺；
[0032]优选地，所述分散剂包括聚乙烯醇。
[0033]本专利技术所选用的反应原料，均为廉价易得的化工产品，有利于控制合成成本、简化制备工艺、降低工艺条件，从而有利于工业化推广使用。
[0034]可选的，所述制备第一相的原料的用量分别为：50.0
‑
55.0wt.％丙烯酸酯单体、3.0
‑
5.0wt.％乳化剂、40.0
‑
45.0wt.％致孔剂、1.0
‑
1.5wt.％引发剂A、1.0
‑
1.5wt.％还原剂A；
[0035]优选地，所述制备第二相所使用的所述ALF原材料的用量占所述制备第一相所使用的固相组分的20
‑
60wt％；
[0036]优选地，所述制备第二相所使用的水的用量占所述第一相的体积的80
‑
85vol.％；
[0037]优选地，所述制备第四相原料的用量分别为：0.3
‑
0.5wt.％引发剂B、0.3
‑
0.5wt.％还原剂B、0.5
‑
1.0wt.％分散剂、98.0
‑
98.5wt.％水。
[0038]可选的，所述复合反应的温度为50
‑
150℃，时间为18
‑
48h。
[0039]由于多孔聚丙烯酸酯微球骨架表面的强疏水的特性及ALF原材料本身较低的水蒸气吸附量，本专利技术提供的用于CO2捕集的ALF复合材料无需进行复合材料再疏水改造，省略了复杂的操作步骤也避免了复合材料疏水处理导致二氧化碳吸附性能降低的问题。
[0040]本专利技术的有益效果：
[0041]本专利技术提供的用于CO2捕集的ALF复合材料，充分利用ALF原材料本身对CO2的优良吸附能力和选择性，同时结合多孔聚丙烯酸酯微球的结构优势，进一步提高复合材料对CO2的吸附性能；且不同于现有技术需要使用昂贵的配体，本专利技术所使用的有机配体相对更廉价，有效降低了ALF复合材料的成本。
[0042]本专利技术所提供的制备方法，首先得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于CO2捕集的ALF复合材料，其特征在于，所述ALF复合材料的原料组成包括：多孔聚丙烯酸酯微球和ALF原材料；所述ALF原材料包括ALF金属源和有机配体。2.根据权利要求1所述的ALF复合材料，其特征在于，所述多孔聚丙烯酸酯微球的质量百分比为40
‑
50％；优选地，所述ALF金属源的质量百分比为20
‑
40％；优选地，所述有机配体的质量百分比为10
‑
30％。3.根据权利要求1或2所述的ALF复合材料，其特征在于，所述ALF金属源包括硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、醋酸铝、草酸铝、纳米氢氧化铝及其分散液、纳米氧化铝及其分散液中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的ALF复合材料，其特征在于，所述有机配体包括甲酸钠、甲酸钾、甲酸铵、甲酸中的一种或多种。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的ALF复合材料的制备方法，其特征在于，包括：制备内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸酯微球，随后进行复合反应，即得。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸酯微球，包括，制备第一相：将聚丙烯酸酯单体、乳化剂、致孔剂、引发剂A混合；制备第二相：将所述ALF原材料和水混合；制备第三相：将所述第一相、第二相和还原剂A混合；制备第四相：将引发剂B、还原剂B、分散剂与水混合；将所述第三相和第四相混合，进行聚合反应，得到内嵌ALF原材料的多孔聚丙烯酸酯微球；优选地，所述聚合反应的温度为60
‑
70℃，反应时间为10
‑
25min。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸酯单体包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸叔丁酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶坚强，郭素丽，刘海林，黄显琴，
申请(专利权)人：武汉汇碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：