【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附剂，具体涉及一种co2多级孔纳米管分子筛吸附剂及其制备方法。
技术介绍
1、co2作为主要的温室气体，目前大规模的去除方法主要是捕集和封存技术。而对于较低含量的co2的深度脱除通常有膜分离法、转化法以及吸附法。吸附法具有脱除精度高、对环境无污染、操作简单、成本低等优点。用于co2吸附的材料主要有活性炭、沸石分子筛、金属氧化物和金属有机骨架材料(mofs)。活性炭和沸石分子筛都是利用材料自身发达的孔隙结构和比表面积优势，通过范德华力或者弱的化学键对吸附质进行吸附，其中沸石分子筛具有大的比表面积和不同的结构和孔道，以及孔径大小可调等优点，被广泛用做co2固体吸附剂的基质材料。然而，沸石分子筛面临的最大问题是对温度变化十分敏感，在常温甚至更低的温度条件下(远低于燃烧烟气温度)才对co2表现出较理想的吸附性能，而当温度度升高时，其co2吸附能力将会逐渐下降，此外，吸附容量相对较低，吸附工艺往往需要大量的吸附材料。如果这些问题得以有效解决，沸石材料便会真正具有捕集co2的可行性。
2、因此，如何更好地提高沸石分子筛的吸附性能，提高吸附容量，提高温度适应性是目前需要解决的重要问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种co2多级孔纳米管分子筛吸附剂及其制备方法。本专利所设计开发出的高co2吸附容量沸石分子筛，同时具有较好的温度适应性和抗水性，可以较好地适应目前碳捕集的需要。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采
3、第一方面，提供一种co2多级孔纳米管分子筛吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：
4、s1：以氢氧化钠、四丙基氢氧化铵或四丙基溴化铵、硅组分、铝组分、氨水、聚季铵盐、过渡金属盐的混合液为原料，制备具有骨架晶格金属的m-zsm-5晶核溶液a；
5、s2：向m-zsm-5晶核溶液a中加入异核金属n，经过在一定压力和温度下成核化，制备表面金属m分散负载的n-zsm-5的晶核溶液b；
6、s3：向上述晶核溶液b中加入一定量的浸渍过有机胺及硅烷的碳纳米纤维和碳纳米管模板剂、乙二胺四乙酸、十六烷基三甲基溴化铵、聚季铵盐溶剂，经超声加热搅拌、干胶化，转移至聚四氟反应釜内，在一定压力和温度下晶化，经三段焙烧后得到骨架晶格金属n和骨架外超细纳米团簇mox内外表面共修饰的zsm-5纳米管；将得到的zsm-5纳米管浸渍至有机胺或者硅烷溶剂中，干燥后得到co2多级孔纳米管分子筛吸附剂；
7、其中，n和m代表过渡金属或稀有金属元素，n-zsm-5为具有mfi结构的多级孔纳米管分子筛，mox超细纳米团簇为金属m的超细纳米团簇氧化物，呈高分散状态，n为金属离子半径高于m的金属元素。
8、第二方面，提供一种吸附剂，该吸附剂为单壳层吸附剂，其通式为u@mox超细纳米团簇/n-zsm-5@y纳米管，其中，n和m代表过渡金属或稀有金属元素，u和y代表有机胺或者硅烷；该吸附剂为mox超细纳米团簇和骨架金属n内外共修饰的整体式纳米管分子筛吸附剂，mox超细纳米团簇紧邻骨架金属n，且高分散于zsm-5基体表面，并与zsm-5基体相互作用紧密结合；此外，吸附剂内外表面分别存在一层由有机胺或者硅烷组成的有机膜。
9、第三方面，提供一种吸附剂，该吸附剂为双壳层吸附剂，其通式为u@mox超细纳米团簇/n-zsm-5@rox超细纳米团簇/p-zsm-5@y纳米管，其中，n、m、r和p代表过渡金属或稀有金属元素，u和y代表有机胺或者硅烷，n-zsm-5和p-zsm-5为具有mfi结构的多级孔分子筛，mox、rox超细纳米团簇为过渡金属的超细纳米团簇氧化物，呈高分散状态，n、p为金属离子半径分别高于m和r的金属元素；该吸附剂内层为mox超细纳米团簇和骨架金属n内外共修饰的整体式zsm-5多级孔纳米管，mox超细纳米团簇紧邻骨架金属n，且高分散于zsm-5基体表面，并与zsm-5基体相互作用紧密结合；外层为rox超细纳米团簇和骨架金属p内外共修饰的整体式zsm-5多级孔，rox超细纳米团簇紧邻骨架金属p，且高分散于zsm-5基体表面，并与zsm-5基体相互作用紧密结合；内外两层具有较强的相互作用，紧密结合成整体式催吸附剂；吸附剂内外表面分别存在一层由有机胺或者硅烷组成的有机膜。
10、本专利技术的有益效果为：
11、1、本专利技术基于异核原位锚定取代机制，采用两步核化协同一步干胶晶化法，原位制备骨架金属与异核金属氧化物超细纳米团簇共修饰的zsm-5分子筛，其中骨架金属离子半径高于异核金属氧化物的离子半径；骨架金属均匀分散于zsm-5骨架上，异核金属氧化物超细纳米团簇高度分散于zsm-5表面，同时在zsm-5基体表面暴露较多的氧空位、酸性位点等活性位点；
12、2、本专利技术开发的吸附剂为zsm-5为多级孔纳米管分子筛。采用碳纳米管、碳纤维等模板剂，但不限于硬模板剂，也包含高聚合物类软模板剂水热合成的碳纤维，同时结合聚季铵盐等软模板剂，制备多级孔纳米管结构分子筛，该吸附剂比表面积高、孔隙发达、气体扩散性好，有利于活性位点的暴露，提高吸附容量和吸附效率。
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1.一种CO2多级孔纳米管分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1的方法具体包括以下子步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2的方法具体包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3的方法具体包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S301中碳纳米纤维、碳纳米管模板剂与有机胺或者硅烷溶液的浸渍固液比为10:1，其中有机胺或者硅烷溶液质量浓度为5-20％，干燥温度为80-120℃；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1、S2以及S3中超声功率50-300W，加热温度为50-80℃，磁力搅拌转速400-800r/min，超声联合热辐射磁力搅拌时间为60-120min；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤S4，步骤S4的方法具体包括以下子步骤：
8.一种CO2多级孔纳米管分子筛吸附剂，其特征在于，该吸附剂为单壳层吸附剂，其通
9.一种CO2多级孔纳米管分子筛吸附剂，其特征在于，该吸附剂为双壳层吸附剂，其通式为U@MOx超细纳米团簇/N-ZSM-5@ROx超细纳米团簇/P-ZSM-5@Y纳米管，其中，N、M、R和P代表过渡金属或稀有金属元素，U和Y代表有机胺或者硅烷，N-ZSM-5和P-ZSM-5为具有MFI结构的多级孔分子筛，MOx、ROx超细纳米团簇为过渡金属的超细纳米团簇氧化物，呈高分散状态，N、P为金属离子半径分别高于M和R的金属元素；该吸附剂内层为MOx超细纳米团簇和骨架金属N内外共修饰的整体式ZSM-5多级孔纳米管，MOx超细纳米团簇紧邻骨架金属N，且高分散于ZSM-5基体表面，并与ZSM-5基体相互作用紧密结合；外层为ROx超细纳米团簇和骨架金属P内外共修饰的整体式ZSM-5多级孔，ROx超细纳米团簇紧邻骨架金属P，且高分散于ZSM-5基体表面，并与ZSM-5基体相互作用紧密结合；内外两层具有较强的相互作用，紧密结合成整体式催吸附剂；吸附剂内外表面分别存在一层由有机胺或者硅烷组成的有机膜。
...【技术特征摘要】
1.一种co2多级孔纳米管分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1的方法具体包括以下子步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2的方法具体包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3的方法具体包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s301中碳纳米纤维、碳纳米管模板剂与有机胺或者硅烷溶液的浸渍固液比为10:1，其中有机胺或者硅烷溶液质量浓度为5-20％，干燥温度为80-120℃；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1、s2以及s3中超声功率50-300w，加热温度为50-80℃，磁力搅拌转速400-800r/min，超声联合热辐射磁力搅拌时间为60-120min；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤s4，步骤s4的方法具体包括以下子步骤：
8.一种co2多级孔纳米管分子筛吸附剂，其特征在于，该吸附剂为单壳层吸附剂，其通式为u@mox超细纳米团簇/n-zsm-5@y纳米管，其中，n和m代表过渡金属或稀有金属元素，u和y代表有机胺或者硅烷；该吸附剂为mox...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建，黄家玉，薛天山，石应杰，张艳平，王洪昌，崔宇韬，龙红艳，谭玉玲，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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