[發明專利]一種模板法制備二氧化碳吸附劑陶瓷的方法

在審

• 申請號: 201710003577.1
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN106747607A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 姚月祥
• 申請（專利權）人: 姚月祥
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/48;C04B35/624;C04B35/64;B01J20/04;B01J20/30;B01D53/02
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技術領域

本發明屬于二氧化碳吸附劑領域，特別涉及一種模板法制備二氧化碳吸附劑陶瓷的方法。

背景技術

近年來，隨著經濟的高速發展和工業化進程的不斷加快，作為最主要溫室氣體CO2的排放量也日漸增多，所引發的環境問題已經成為全球焦點。減少CO2等溫室氣體排入大氣、保護人類生存環境的安全是當前亟待解決的全球核心問題之一，愈來愈引起世界各國的高度重視。

吸收分離的目的是獲得在高壓下連續的高濃度氣流以便于轉移CO2到儲存罐中或將其封存。根據其過程不同,可以分為以下三類主要吸收分離的方法,燃料增氧燃燒系統，燃燒后處理系統，燃燒前處理系統。

目前分離CO2的方法有很多,主要包括溶劑吸收法、吸附法、膜分離法以及這些方法的組合應用；盡管溶劑吸收法對CO2氣體有較好的吸收效果,但因為吸收液再生時需加熱,能耗大,而且還存在污染空氣、易氧化降解、對設備腐蝕嚴重等問題。至今學者們研究了各種固體吸附收劑，可以大致分為物理吸附劑和化學吸附收劑兩大類。其中物理吸附劑包括沸石分子篩一、硅膠、多孔氧化鋁、活性碳'書、微孔配位高聚物及其堿性氧化物或碳酸鹽改性的材料等微孔、介孔材料明。化學吸附收劑包括金屬氧化物吸收劑一、水滑石類混合物一、鈣鎂基吸收劑、堿金屬鹽吸收劑一'等。

Li基化合物是現在化學吸附研究的重點之一，其吸附能力強，可多次使用，常見的鋰基化合物包括鋯酸鋰，硅酸鋰，鐵酸鋰，鈦酸鋰，硫酸鋰，鋁酸鋰，銅酸鋰等多種物質。鋯酸鋰是一種新型的材料，在400-700℃下吸收二氧化碳。吸附量為4.5mol/Kg，同時陶瓷材料體積變化小，與鈣劑吸收相比不易燒結，循環吸附能力保持穩定。

浙江師范大學在CN200910154654.9公開了一種高溫下可快速吸收CO2的鋯酸鋰材料的制備方法。針對現有的鋯酸鋰材料在高溫下吸收CO2吸收速率低的不足之處，提供一種在高溫下可快速吸收CO2的鋯酸鋰材料的制備方法。高溫下可快速吸收CO2的鋯酸鋰材料的制備方法是采用檸檬酸溶膠-凝膠法，該方法為：將可溶性鋯鹽和可溶性鋰鹽溶于檸檬酸水溶液中，在含有可溶性鋯鹽和可溶性鋰鹽的檸檬酸水溶液中加入氨水、尿素溶液中的一種以上，經攪拌、干燥、高溫煅燒得到鋯酸鋰材料。所制備的鋯酸鋰材料CO2吸收性能好，在0.5bar下CO2氣氛中，溫度為550℃下，15～60min內可以達到平衡吸收，平衡吸收量達20～25wt.％。除了專利之外，在中國的期刊學術論文中，也可以查詢到較多使用鋯酸鋰陶瓷用來吸附CO2，如邱亞琴等就發表了學術論文“鋯酸鋰陶瓷材料高溫分離CO2的研究現狀。講到鋯酸鋰的吸附量和吸附速率較低，需要對其進一步提升。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，研制出一種模板法制備二氧化碳吸附劑陶瓷的方法，該方法所制備出來的二氧化碳吸附劑，顆粒尺寸較小，具有中空和微孔相結合的多維度微觀結構，陶瓷材料比表面積較高，材料活性高，吸附二氧化碳能力強。

一種模板法制備二氧化碳吸附劑陶瓷的方法，包括如下制備步驟：

(1)備料，鋯源為八水合氧氯化鋯，鋰源為硝酸鋰；催化劑為酸性催化劑；堿液為氨水；結合劑為丙三醇；促凝劑為環氧丙烷；模板劑為聚丙烯酰胺；

(2)將鋯源、鋰源、催化劑、結合劑，模板劑按照一定配比溶解到去離子水中，隨后緩慢加入堿液，在75-85℃條件下攪拌2-4h，形成透明溶膠；

(3)隨后升高溫度至85℃，加入促凝劑，得到凝膠前驅體；

(4)將鋯酸鋰前驅體在研缽中研磨分散，加入活性炭，再次研磨，隨后進行冷等靜壓成型，成型后，在300-400攝氏度下進行一次燒結，燒結時間為1-2h，隨后在550-650攝氏度下進行二次燒結，燒結時間為1-2h，隨后在800-900攝氏度下進行三次燒結，燒結時間為1-2h，得到二氧化碳吸附劑陶瓷。

作為優選，所述酸性催化劑為檸檬酸。

作為優選，所述多孔碳的比表面積為3000～4500m2/g，平均孔徑為50nm，孔洞呈三維結構。

作為優選，鋯源、鋰源的摩爾，以Zr和Li計，摩爾比為1：(2-2.1)。

作為優選，在步驟(2)中，優選在80℃條件下攪拌3h，形成透明溶膠。

作為優選，一次燒結溫度為350℃，二次燒結的溫度為600℃；三次燒結的溫度為850℃。

一種二氧化碳吸附劑陶瓷，采用上述的方法制備所得。

一種如上述二氧化碳吸附劑陶瓷，所述鋯酸鋰的晶型為四方相鋯酸鋰，N2吸附結果顯示材料的比表面積為6.2-6.7m2/g。

本發明的有益效果：