System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种二氧化碳吸附材料制造技术_技高网
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一种二氧化碳吸附材料制造技术

技术编号:41289768 阅读:14 留言:0更新日期:2024-05-11 09:39
本发明专利技术公开了一种二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料的主要有效成分为金属有机框架结构构型的2,5‑二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁。本发明专利技术能够更加高效地实现室内低浓度二氧化碳的吸附捕集,并能够进一步将捕集的二氧化碳用于建筑墙体隔热、减少建筑运行能耗,实现对捕集二氧化碳的再利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废气处理,特别涉及一种二氧化碳吸附材料


技术介绍

1、人呼吸会排出二氧化碳,室内人源二氧化碳是建筑运行过程碳排放的重要来源之一,其具有含量低(500-5000 ppm量级)、活性低(基本无化学极性)和分布广(扩散遍布室内且可流至室外)等特点。二氧化碳能够靠植物呼吸所吸收转换,但是在室内环境中无法自然被吸收转换并且会越积越多。人居建筑室内较高浓度的二氧化碳会对人体心脏和循环系统产生抑制,会影响人脑思考以及危害人体健康。由于室内二氧化碳含量不高,很难采用现有工业二氧化碳捕集技术实现二氧化碳净化。此外,在二氧化碳被捕集后,现有封存或化学转化利用技术的平均能耗较高,其在转换利用过程中所排放的二氧化碳量多于其能封存或转化利用的二氧化碳量,即整体呈现二氧化碳净排放。

2、cn220573418u曾公开过一种用于制备二氧化碳吸附储存材料的装置。cn117619350a曾公开过一种可吸附co2的活性炭-分子筛复合材料及其制备方法。cn117619349a曾公开过一种胺改性氮掺杂碳材料及其制备方法和应用。cn117599761a曾公开过一种碱金属掺杂碳基吸附剂、制备方法及其应用。这些专利均能够实现二氧化碳的吸附处理,但同样不适宜在室内低浓度的环境使用。

3、故如何提供一种能够更加高效地实现室内低浓度二氧化碳吸附捕集的二氧化碳吸附材料,成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。


技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足,本专利技术所要解决的技术问题是:怎样提供一种能够更加高效地实现室内低浓度二氧化碳吸附捕集的吸附材料及其墙体结构,并进一步使其能够将捕集的二氧化碳用于建筑墙体隔热、减少建筑运行能耗,实现对捕集二氧化碳的再利用。

2、为了解决上述技术问题,本专利技术采用了如下的技术方案:

3、一种二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料的主要有效成分为金属有机框架结构构型的2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁。

4、2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁是一种以2,5-二羟基对苯二甲酸为基体(中间体),并结合了镍/铁/锌/镁4种金属元素构成的四金属相的金属有机框架结构构型材料。材料表面的4种金属元素构成的金属位点为主要的二氧化碳吸附-反应场所,4种金属元素配合作用能够形成吸附力更大的静电吸引作用且活性价电子可以在4种金属元素之间相互流转补充,极大地提高了二氧化碳分子的捕集吸附能力。

5、进一步地,吸附材料为以下质量份比例的物相材料组成:2,5-二羟基对苯二甲酸单金属相0.01-0.15份,2,5-二羟基对苯二甲酸双金属相0.01-0.20份,2,5-二羟基对苯二甲酸三金属相0.01-0.22份,2,5-二羟基对苯二甲酸四金属相0.43-0.97份;其中金属相来自镍/铁/锌/镁4种金属元素。

6、上述材料组成中,2,5-二羟基对苯二甲酸四金属相即前述的吸附剂主要有效成分2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁,故占比最大。而其余物相成分为制备副产物,占比较少,其和主要有效成分均匀掺杂在一起,能够一起支撑起多孔构造的金属有机框架结构,增加吸附材料的吸附效果,让材料性能更加稳定。同时其它物相成分作为共同反应产物,能够在主要有效成分转化消耗后起到一定的动态转化补充效果,更好地保证吸附效果的持久性。

7、进一步地,吸附材料的物相材料质量比例最优为:2,5-二羟基对苯二甲酸单金属相0.03份,2,5-二羟基对苯二甲酸双金属相0.03份,2,5-二羟基对苯二甲酸三金属相0.05份,2,5-二羟基对苯二甲酸四金属相0.89份。能够具有更好的吸附效果。

8、下面对本吸附剂材料对二氧化碳的吸附原理做进一步详细介绍。首先,吸附剂表面镍、铁原子可提供大量活性价电子,其可诱导二氧化碳分子产生瞬时偶极矩,进而实现金属原子位点-二氧化碳分子之间的强静电相互吸引;进一步地,由于2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁表面为准二维平面,其表面电子分布为全域型离域π键,因而当镍、铁原子的活性价电子用于与二氧化碳形成吸附结构后,锌、镁原子周围的活性价电子可通过离域π键转移至镍、铁原子周围进行补充,上述金属原子位点-二氧化碳分子之间的静电相互吸引作用得以维持,即更多二氧化碳分子得以被捕集吸附;此外,更为基础的作用是,2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁具有较大的比表面积和孔隙,并且其表面的碳、氧等非金属原子位点由于金属原子价电子转移而呈现一定的正负极性,也可与二氧化碳分子产生吸引作用,直接作为二氧化碳分子弱物理吸附的场所。故本吸附剂整体上能够呈现对二氧化碳较强的吸附效果,特别适合用于室内环境对二氧化碳的吸附处理。

9、进一步地,吸附材料采用以下制备方法制备:

10、步骤1:按照摩尔比例,称取0.25份六水合硝酸镍(ni(no3)2·6h2o)、0.25份九水合硝酸铁(fe(no3)3·9h2o)、0.1 份六水合硝酸锌(zn(no3)2·6h2o)、0.1 份四水合硝酸镁(mg(no3)2·4h2o)和0.5份的 2,5-二羟基对苯二甲酸(c8h6o6,dhtpa)作为溶质;

11、步骤2:将上述称取的溶质颗粒或粉末导入对应以ml为比例单位的200份溶剂中充分混合搅拌,所述溶剂为四分之一体积的n,n-二甲基甲酰胺(c3h7no,dmf),加四分之一体积的乙醇(c2h5oh)和二分之一体积的去离子水配置而成;

12、进一步地,步骤2中,使用超声波辅助实现充分混合搅拌。更好地提高混合效果;

13、步骤3:将上述混合溶液转入煅烧装置中进行煅烧反应,得到淡黄-绿-褐色的初步晶体;

14、进一步地,步骤3中煅烧装置采用聚四氟乙烯作为内衬的高压釜。可以更好地避免装置材料参与反应影响产物质量。

15、进一步地,步骤3中在温度200 ℃下反应36 h,后在600 min内将煅烧装置温度逐渐降至室温(25 ℃左右)。可以更好地保证反应效果。

16、步骤4:将上述所得的初步晶体采用甲醇(ch3oh)浸泡一段时间后,蒸发掉甲醇,获得的晶体进行干燥后获得吸附材料。

17、进一步地,步骤4中,采用在甲醇(ch3oh)中浸泡5天,其中每6小时更换一次甲醇,随后在150 ℃的环境下蒸发耗尽甲醇,所得最终晶体在80 ℃真空环境下干燥24 h,得到吸附材料。

18、上述各步骤的化学反应过程为:在步骤2-3中,c8h6o6、c3h7no和c2h5oh分别作为反应物、催化物质和反应场所溶液,与ni(no3)2、fe(no3)3、zn(no3)2和mg(no3)2分别反应生成中间体配合物2,5-二羟基对苯二甲酸镍([-ni(dhtpa)(dmf)z])、2,5-二羟基对苯二甲酸铁([-fe(dhtpa)(dmf)z])、2,5-二羟基对苯二甲酸锌([-zn(dhtpa)(dmf)z])和2,5-二羟基对苯二甲酸镁([-mg(dhtpa)(dmf)z]),以及2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁(本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料的主要有效成分为金属有机框架结构构型的2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁。

2.如权利要求1所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料为以下质量份比例的物相材料组成:2,5-二羟基对苯二甲酸单金属相0.01-0.15份,2,5-二羟基对苯二甲酸双金属相0.01-0.20份,2,5-二羟基对苯二甲酸三金属相0.01-0.22份,2,5-二羟基对苯二甲酸四金属相0.43-0.97份;其中金属相来自镍/铁/锌/镁4种金属元素。

3.如权利要求2所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料的物相材料质量比例为:2,5-二羟基对苯二甲酸单金属相0.03份,2,5-二羟基对苯二甲酸双金属相0.03份,2,5-二羟基对苯二甲酸三金属相0.05份,2,5-二羟基对苯二甲酸四金属相0.89份。

4.如权利要求2所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料采用以下制备方法制备:

5.如权利要求4所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,步骤2中,使用超声波辅助实现充分混合搅拌。

6.如权利要求4所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,步骤3中煅烧装置采用聚四氟乙烯作为内衬的高压釜;

7.如权利要求4所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,步骤4中,采用在甲醇中浸泡5天,其中每6小时更换一次甲醇,随后在150 ℃的环境下蒸发耗尽甲醇,所得最终晶体在80℃真空环境下干燥24 h,得到吸附材料。

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【技术特征摘要】

1.一种二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料的主要有效成分为金属有机框架结构构型的2,5-二羟基对苯二甲酸镍/铁/锌/镁。

2.如权利要求1所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料为以下质量份比例的物相材料组成:2,5-二羟基对苯二甲酸单金属相0.01-0.15份,2,5-二羟基对苯二甲酸双金属相0.01-0.20份,2,5-二羟基对苯二甲酸三金属相0.01-0.22份,2,5-二羟基对苯二甲酸四金属相0.43-0.97份;其中金属相来自镍/铁/锌/镁4种金属元素。

3.如权利要求2所述的二氧化碳吸附材料,其特征在于,吸附材料的物相材料质量比例为:2,5-二羟基对苯二甲酸单金属相0.03份,2,5-二羟基对苯二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡鹏博冯驰张阳
申请(专利权)人:重庆大学
类型:发明
国别省市:

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