[發明專利]一種Na摻雜硅酸鋰陶瓷材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310552064.8
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103570343A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 彭壽;王蕓;沈洪雪;彭程
• 申請（專利權）人: 蚌埠玻璃工業設計研究院;中國建材國際工程集團有限公司
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;C04B35/622;B01J20/10
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 倪波

技術領域

本發明涉及一種材料的制備方法，特別是高溫下直接吸收CO₂的Na摻雜硅酸鋰陶瓷材料的制備方法，主要針對石化燃料的尾氣中高溫CO₂的處理。

背景技術

目前由于一些企業的能源仍然是以化石燃料為主要能源，其在燃燒過程中會產生大量的高溫CO₂，使環境中CO₂含量極具增加，加大溫室效應。對于常溫下的CO₂吸附，目前研究較多，而且其吸附率也較高，但這首先必須對尾氣中的高溫CO₂進行降溫處理，一方面增加了勞動人員、勞動時間，二加大了企業的資本投入，不利于企業的長遠發展。為此尋找可在高溫下直接吸收CO₂的材料，成為目前節能減排，降低溫室效應的一個大趨勢。硅酸鋰陶瓷材料可以在高溫下直接吸收CO₂，有可能成為高溫吸附CO₂的首選材料。

2000年左右，國外就有開始對硅酸鋰進行研究的先例了，如日本的Nakagawa等當時成功的開發了吸附高溫CO₂的硅酸鋰陶瓷材料，但其吸附率較低，不足7wt％，國內王銀杰，其魯等也在2005年左右對硅酸鋰陶瓷材料吸附CO₂的性能進行了研究，但其燒結一般是在900℃，能耗大，成本高，關鍵是其工藝重復性不穩定。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可在高溫下直接吸收CO₂的Na摻雜硅酸鋰陶瓷材料的制備方法，同時提高相同工藝制備的Na摻雜硅酸鋰陶瓷材料吸附CO₂的重復性，為實現工業化生產的可操作性奠定基礎。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現的，一種Na摻雜硅酸鋰陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）選擇石英砂、碳酸鋰、碳酸鈉作為反應物，石英砂、碳酸鋰、碳酸鈉按照摩爾比（0.9～0.99）：2：（0.01～0.1）進行配料混合；（2）配料后倒入研缽中，進行2小時的均勻混料，然后放入球磨機中進行研磨；（3）研磨后的配料在高溫爐中進行750℃燒結，升溫速率為5℃/min，保溫3h～8h；（4）將燒結后的塊狀Na摻雜硅酸鋰陶瓷材料研磨成粉狀；（5）粉狀Na摻雜硅酸鋰陶瓷材料進行高溫CO2的吸附率檢測，結果顯示在360℃～750℃范圍內對CO2進行吸附反應，吸附率范圍為17wt％～43wt％。

優選地，石英砂、碳酸鋰、碳酸鈉按照摩爾比0.98：2：0.02進行配料。

有益效果：?

本發明所用原料石英砂和碳酸鈉價格便宜，易得，同時燒結溫度低，能耗少。石英砂中本身含有一定比例的K，Na、K的摻雜造成了硅酸鋰陶瓷材料的晶體缺陷，晶體穩定性減弱，利于材料對二氧化碳的吸收，測試結果顯示，吸附率大、重復性高；本發明使用綜合熱分析儀對樣品的吸附CO2性能進行檢測，檢測溫度為360℃～900℃，同時在700℃時停留20min，以利于材料對CO2的充分吸收，吸附率為17wt％～43wt％。本發明通過對原材料進行改善，一是降低了制備材料的成本；二是進行了Na摻雜工藝的調整，降低了燒結溫度；三是提高了工藝的可重復性，利于工業化生產的操作性。

具體實施方式

實施例1

利用電子天平將石英砂、碳酸鋰、碳酸鈉三者按照摩爾比0.9：2：0.1的摩爾比進行配料，稱取石英砂為54.072g，Li₂CO₃?為73.89g，?碳酸鈉為10.6g，放入研缽中，進行混料，然后倒入球磨機中繼續進行混料研磨，而后放入高溫電阻爐中進行750?℃燒結，分別保溫3h和8h，將燒結合成的塊狀硅酸鋰陶瓷材料進行充分研磨成粉狀，并在360℃～750℃范圍內進行吸附CO2的測試，檢測其對CO2的吸附能力，在達到吸收平衡時，其吸附率分別為17.38wt%，18.26wt%。

實施例2

利用電子天平將石英砂、碳酸鋰、碳酸鈉三者按照摩爾比0.99：2：0.01的摩爾比進行配料，分別稱取石英砂為59.48g，Li₂CO₃?為73.89g，?碳酸鈉為1.06g，?其它同實施例1?，最后檢測其對CO2的吸附能力，在達到吸收平衡時，其吸附率分別為25.40wt%，28.35wt%。

實施例3