[發明專利]一種新型二氧化碳吸附劑及制備方法

有效

• 申請號: 201310660976.7
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103611490A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 劉峙嶸;張寰;占鑫星
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;C01G23/00;B01D53/81;B01D53/62
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及一種新型二氧化碳吸附劑及制備方法，尤其涉及一種采用偏鈦酸鋰或鈉摻雜偏鈦酸鋰作為新型二氧化碳吸附劑的新技術。

背景技術

當前最重要的環境問題之一就是由大量二氧化碳排放造成的溫室效應，針對燃煤電廠的二氧化碳排放，主要通過燃后捕集方式處理，溶液吸收是燃后捕集的常用手段，即通過使用溶劑（有機胺或冷氨）將二氧化碳從煙氣中分離出來，可從燃燒產生的煙氣中分離高達90%的二氧化碳。雖然該方法吸收容量大，反應迅速，但不可避免地面臨熱穩定性差、分離困難、易腐蝕設備、有毒易揮發、易造成二次污染等問題。而使用固體吸附材料對二氧化碳進行吸附處理，就可以在一定程度上克服溶劑吸收的缺點。

偏鈦酸鋰作為一種化合物并不常用，甚至很少用，Li₂TiO₃有三種晶體結構：α-Li₂TiO₃、β-Li₂TiO₃、γ-Li₂TiO₃。α-Li₂TiO₃是一種亞穩態形式，當溫度高于300?℃時會轉變為β-Li₂TiO₃。β-Li₂TiO₃屬于單斜晶系，在1200℃以上會轉變為立方晶系的γ-Li₂TiO₃，目前研究較多的是單斜晶系Li₂TiO₃。β-Li₂TiO₃的性質的相關資料可以見下表1，數據來源于公開發表的文章。

表1??β-Li₂TiO₃?的性質總結

此外，還對于偏鈦酸鋰Li₂TiO₃的輻射效應也有很多研究人員做了一些工作，在HCSB（固體增殖/He冷卻方式）模式下在900K時殘留的He幾乎可以忽略，氚殘留與釋放行為與Li₂ZrO₃相似。

目前關于Li₂TiO₃粉末的制備方法的現有技術比較有限，更多的制備方法是關于鈦酸鋰（Li₄Ti₅O₁₂），因為其可做為電池電極有著廣泛的應用前景特別是在鋰電池中。例如：利用TiO₂和一種含鋰元素的化合物如Li₂CO₃，LiOH，LiNO₃，Li₂O等按特定比例混合燒結；或將含鋰源（如LiCl溶液）或者鈦源（TiOCl₂）的混合物加熱蒸發后煅燒等。制備Li₂TiO₃的方法可以從以上的方法進行借鑒。因為從本質上鈦酸鋰（Li₄Ti₅O₁₂）與Li₂TiO₃兩種化合物只是Li₂O與TiO₂的配比值不一樣。

偏鈦酸鋰在現有技術中的應用還十分有限，已見報道的有偏態酸鋰作為前驅體，制備偏鈦酸型鋰離子交換劑，用于吸附水溶液中的Li⁺離子，這種吸附劑對Li⁺離子選擇性高，能夠較好地將Li⁺離子與其他堿金屬或堿土金屬離子分離，有望用于鹽湖鹵水或海水提鋰。

從現有技術來看，尚未發現偏鈦酸鋰作為固體吸附材料吸附二氧化碳，特別是作為固體吸附材料吸附燃煤電廠排放的二氧化碳。

發明內容

為達到直接對高溫煙道氣中二氧化碳進行吸附，減少因降溫造成的能耗的目的，本發明目的在于提供一種固體粉末二氧化碳吸附劑偏鈦酸鋰（Li₂TiO₃）以其摻雜改性產物摻鈉偏鈦酸鋰（Li_2(1-x)Na_2xTiO₃），能夠在較高的溫度范圍內對二氧化碳進行有選擇地吸附，且吸附劑能再生循環使用。同時，提供偏鈦酸鋰（Li₂TiO₃）以其摻雜改性產物摻鈉偏鈦酸鋰（Li_2(1-x)Na_2xTiO₃）的制備方法。