二氧化碳多孔固体吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化碳多孔固体吸附剂及其制备方法，涉及二氧化碳吸附技术领域。该吸附剂包括空心微球的薄水铝石，所述薄水铝石的表面负载有碱金属或碱土金属的碳酸盐，相应的制备方法包括将薄水铝石作为载体，采用浸渍法将碱金属或碱土金属的碳酸盐负载在薄水铝石上。本发明专利技术的吸附剂完美的将空心微球薄水铝石的分级多孔的特点和碱金属或碱土金属的碳酸盐的二氧化碳吸附量大的特点相结合；该吸附剂的二氧化碳吸附量大、再生能量低、循环性能稳定；同时该制备方法工艺简单、反应条件温和，制备的吸附剂对主要温室气体二氧化碳具有较强的吸附性能。较强的吸附性能。较强的吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳多孔固体吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳吸附
，特别涉及一种二氧化碳多孔固体吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于人类活动频繁，如大量燃烧化石燃料(煤、石油和天然气)，导致温室气体浓度增加、温室效应加剧和全球气候异常。二氧化碳(CO2)作为一种温室气体被认为是造成温室效应加剧的主要原因，因此如何有效地控制CO2的排放变得非常重要。在众多的CO2减排技术路线中，CO2的捕集、利用与封存(CCUS)被认为是现阶段实现减排目标不可或缺的技术路线。其中，CO2的捕集被认为是CCUS技术的核心部分，也是阻碍CCUS技术可持续发展的重要难点。在各种捕集CO2的方法中，化学吸附的工业应用最为成熟，被认为是最具潜力的大规模捕集CO2的技术路线。
[0003]在各种化学吸附方法中，多孔固体吸附法因较容易实现CO2的吸附
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脱附循环过程，从吸附效率、能耗、环境和成本等方面讲具有很大的综合优势。多孔固体吸附剂吸附CO2的性能与其比表面积、孔容和平均孔径等织构性质以及碱性位数量和碱强度等物理化学性质密切相关。理想的CO2吸附剂需符合以下标准：制备成本低并且机械强度、水热稳定性和化学稳定性高；吸附容量大、选择性好，吸附/脱附动力学快，再生性能好且寿命长。目前，常用的CO2多孔固体吸附材料主要包括活性碳（基）材料、碳分子筛、碳纳米管基材料、沸石、金属有机框架化合物、金属氧化物和水滑石类化合物等。开发的大体思路是针对CO2的弱酸性特点，在多孔固体材料表面嫁接有机胺和碱（土）金属等碱性组分，或直接合成碱性多孔固体材料。
[0004]对于碱性组分来说，碱金属碳酸盐(例如K2CO3和Na2CO3)可在有水的情况下与CO2反应生成碱金属碳酸氢盐，其具有吸附量大、吸附性能稳定、再生能量低等优点，且最佳工作温度(40
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80℃)与化石燃料电厂的废气温度高度一致，因此在CO2吸附中使用碱金属碳酸盐作为吸附剂受到了广泛关注。
[0005]但纯K2CO3/Na2CO3存在低温常压下CO2吸收率低的问题，因此一般将其负载在合适的载体上，以增加活性反应面积，达到高效节能吸附CO2的目的，其中最常用的载体是活性氧化铝。然而，传统的活性氧化铝负载碱金属碳酸盐制备的CO2吸附剂的吸附能力普遍较低。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供了一种CO2吸附量大、再生能量低、循环性能稳定的多孔固体吸附剂，并且其制备方法简单、反应条件温和。
[0007]本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：一种二氧化碳多孔固体吸附剂，包括空心微球的薄水铝石，所述薄水铝石的表面负载有碱金属或碱土金属的碳酸盐。本专利技术的吸附剂具有丰富的孔隙结构和表面碱性位
点，丰富的孔隙结构增加了CO2与吸附剂的接触，更多的表面碱性位点用来吸附CO2。
[0008]在一具体的实施例中，所述碱金属或碱土金属的碳酸盐为K2CO3。
[0009]在一具体的实施例中，所述K2CO3占所述多孔固体吸附剂的质量分数为10
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38wt%。
[0010]在一具体的实施例中，所述K2CO3占所述多孔固体吸附剂的质量分数为27wt%。
[0011]另一方面，本专利技术还提供了一种二氧化碳多孔固体吸附剂的制备方法，包括：将薄水铝石作为载体，采用浸渍法将碱金属或碱土金属的碳酸盐负载在薄水铝石上。
[0012]在一具体的实施例中，采用浸渍法将碱金属或碱土金属的碳酸盐负载在薄水铝石上的过程包括：配置碱金属或碱土金属的碳酸盐的水溶液，向所述水溶液中加入所述薄水铝石，搅拌混合后，加热干燥得到。
[0013]在一具体的实施例中，所述碱金属或碱土金属的碳酸盐为K2CO3。
[0014]在一具体的实施例中，所述K2CO3占所述K2CO3和薄水铝石的质量分数为10
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40wt%。
[0015]在一具体的实施例中，所述K2CO3占所述K2CO3和薄水铝石的质量分数为30wt%。
[0016]相比于现有技术，本专利技术的二氧化碳多孔固体吸附剂及其制备方法具有以下主要优点：（1）以薄水铝石作为载体，其具有丰富的孔隙结构、增加了CO2与吸附剂的接触；负载在其表面的碱（土）金属碳酸盐提供了表面碱性位点，在有水的情况下与CO2反应生成碳酸氢盐，具有吸附量大、吸附性能稳定、再生能量低等优点；两者相互结合得到的二氧化碳多孔固体吸附剂吸附量大、吸附效率高、再生能量低、循环性能稳定；（2）制备方法工艺简单、反应条件温和，制备得到多孔固体吸附剂对主要温室气体CO2具有较强的吸附性能。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术一具体实施例制备的薄水铝石的SEM图（图中展示了不同放大倍率的图像）；图2为图1中薄水铝石的XRD谱图；图3为实施例1制备的二氧化碳多孔固体吸附剂的SEM图（图中展示了不同放大倍率的图像）；图4为实施例2制备的二氧化碳多孔固体吸附剂的SEM图（图中展示了不同放大倍率的图像）；图5为实施例3制备的二氧化碳多孔固体吸附剂的SEM图（图中展示了不同放大倍率的图像）；图6为实施例4制备的二氧化碳多孔固体吸附剂的SEM图（图中展示了不同放大倍率的图像）；图7为对比例制备的吸附剂的SEM图（图中展示了不同放大倍率的图像）；图8为实施例3制备的二氧化碳多孔固体吸附剂的吸附
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脱附循环图。
实施方式
[0019]为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，均属于本申请保护的范围。
[0020]正如
技术介绍
中提到的，多孔固体吸附法来吸附CO2是很有前景的技术路线。在这条技术路线上，为获得吸附CO2性能优异的多孔材料，要求其载体具有较好的热稳定性，在较高的温度下仍能保持其独特的孔结构（比表面积、孔容和平均孔径）；还需要其表面具有足够高的碱性位数量，并且高度分散，从而提高其CO2吸附容量。
[0021]在寻找更有效的CO2吸附剂的过程中，薄水铝石（AlOOH）的使用研究很少。现有文献中记载，AlOOH也被称为泡石，是一种非常重要的铝矿石矿物之一，晶体结构属于单斜晶系；其常以纤维状或片状的形式存在，颜色通常呈白色、灰白色或黄白色；AlOOH是一种水合铝氧化物，其晶体结构中含有结晶水分子。在实验室中，可以通过水解铝盐溶液或通过升温煅烧氢氧化铝来合成薄水铝石。薄水铝石具有一定的化学稳定性，但也会随着环境条件的改变而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳多孔固体吸附剂，其特征在于，包括：空心微球的薄水铝石，所述薄水铝石的表面负载有碱金属或碱土金属的碳酸盐。2.如权利要求1所述的二氧化碳多孔固体吸附剂，其特征在于，所述碱金属或碱土金属的碳酸盐为K2CO3。3.如权利要求2所述的二氧化碳多孔固体吸附剂，其特征在于，所述K2CO3占所述多孔固体吸附剂的质量分数为10
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38wt%。4.如权利要求2或3所述的二氧化碳多孔固体吸附剂，其特征在于，所述K2CO3占所述多孔固体吸附剂的质量分数为27wt%。5.一种二氧化碳多孔固体吸附剂的制备方法，其特征在于，将薄水铝石作为载体，采用浸渍法将碱金属或碱土金属的碳酸盐负载在薄水铝石上。6.如权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，王伟明，彭帅，刘豪，徐沛歆，邱明明，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：