[發(fā)明專利]一種石墨基二氧化碳吸附劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210070785.0
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102600802A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 暴峰;高潔;馬睿;陳濤;殷靜;趙呈;蔡浩浩;王東方
• 申請（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鄔麗明;唐萬榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化碳吸附劑，尤其涉及一種石墨基二氧化碳吸附劑及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，全球變暖日益嚴重的影響了地球的生態(tài)環(huán)境和氣候變化，包括植被的遷徙與物種滅絕，氣候帶移動，海平面上升和陸地淹沒，洋流變化與厄爾尼諾頻發(fā)等。這主要是由二氧化碳等溫室氣體的增溫效應(yīng)造成的。根據(jù)聯(lián)合國氣候變化政府間專家委員會的第四次評估報告，20世紀全球平均地表溫度已增加0.6℃，海平面已上升0.1-0.2米，若再不采取措施，到2100年全球平均地面溫度將比1990年增加1.4℃-5.8℃，海平面將上升0.09米-0.88米。這對于地勢不高的沿海低洼地區(qū)及島嶼將造成嚴重威脅。我國在“十五”乃至更長的一個時期內(nèi)，電源結(jié)構(gòu)方面將繼續(xù)維持燃煤機組的基本格局。作為二氧化碳排放大國，我國有義務(wù)對二氧化碳排放進行嚴格控制尤其是對燃煤電站二氧化碳排放的控制，這對解決或減緩全球氣候變暖將產(chǎn)生積極的影響。

二氧化碳捕集和分離方法主要有溶劑吸收法、固體吸附法、膜分離法、深冷分餾法等。到目前為止，吸收法仍然是應(yīng)用最廣泛的二氧化碳分離方法。其中液態(tài)溶劑吸收法-再生工藝較為成熟并得到工業(yè)應(yīng)用，液胺吸收劑具有熱穩(wěn)定性、高表面張力，但是存在投資、運行費用高，設(shè)備、管線易腐蝕，吸附劑再生能耗大以及吸收劑本身的毒性等缺陷。

固體吸附法主要利用固態(tài)吸附劑對原料混合氣體中二氧化碳的可逆吸附作用來分離回收二氧化碳。目前的固體吸附劑一般是通過浸漬法將有機胺負載到載體水滑石類、活性炭、沸石分子篩類等的表面。雖然其操作方法簡單，但是不耐高溫，如果在高溫條件下使用，吸附劑再生時胺易揮發(fā)或降解，使其吸收能力下降，即穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有吸附劑的不足，提供一種吸附能力穩(wěn)定、且對設(shè)備腐蝕性小的石墨基二氧化碳吸附劑及其制備方法。

為解決本發(fā)明提出的技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種石墨基二氧化碳吸附劑，它包括石墨基材料及鍵和于所述石墨基材料表面的多胺類物質(zhì)。

上述方案中，所述的石墨基材料為鱗片石墨、膨脹石墨、碳納米管、富勒烯、或石墨烯中的任意一種或兩種以上的混合，混合時為任意比例混合。

上述方案中，所述的多胺類物質(zhì)包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚乙烯亞胺、或聚烯丙胺中的任意一種或兩種以上的混合，混合時為任意比例混合。

上述方案中，所述聚乙烯亞胺的重均分子量為600-70000，所述聚烯丙胺的重均分子量為500-5000。

一種石墨基二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于它包括以下步驟：

1)將質(zhì)量比為1∶10-100的石墨基材料和氧化劑加入到反應(yīng)器內(nèi)，在30-100℃的條件下攪拌反應(yīng)1-48小時，結(jié)束后冷卻至室溫，加蒸餾水稀釋過量的氧化劑，過濾并干燥，即可得到表面功能化的石墨基材料；

2)采用下述二種方案之一制備：

按表面功能化的石墨基材料∶水∶多胺類物質(zhì)∶催化劑的質(zhì)量比為1∶10-100∶0.1-2∶0.001-0.1備料；將所述表面功能化的石墨基材料分散于水中，加入多胺類物質(zhì)，在30-80℃的條件下加入催化劑反應(yīng)1-48小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過濾洗滌并干燥，即可得到石墨基二氧化碳吸附劑，或者

按表面功能化的石墨基材料∶水∶多胺類物質(zhì)的質(zhì)量比為1∶10-100∶0.1-2備料；將所述表面功能化的石墨基材料分散于水中，加入多胺類物質(zhì)，在30-80℃的條件下超聲反應(yīng)1-48小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過濾洗滌并干燥，即可得到石墨基二氧化碳吸附劑。

上述方案中，還包括在所述的步驟(2)之后加入水，形成濕態(tài)石墨基二氧化碳吸附劑的步驟。

上述方案中，所述的石墨基材料為鱗片石墨、膨脹石墨、碳納米管、富勒烯、或石墨烯中的任意一種或兩種以上的混合，混合時為任意比例混合。

上述方案中，所述的多胺類物質(zhì)包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚乙烯亞胺、或聚烯丙胺中的任意一種或兩種以上的混合，混合時為任意比例混合，所述聚乙烯亞胺的重均分子量為600-70000，所述聚烯丙胺的重均分子量為500-5000。

上述方案中，所述的催化劑為N，N′-二環(huán)己基碳二亞胺、4-二甲氨基吡啶、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、或N-羥基丁二酰亞胺。

上述方案中，所述的氧化劑為濃硝酸或濃硫酸中的一種或兩種的混合，兩種混合時為任意比例混合。