[發(fā)明專(zhuān)利]一種球狀CSNS?Amine納米結(jié)構(gòu)CO2吸附劑的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711210256.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107899545A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳海榮;丁明月;唐思揚(yáng);劉長(zhǎng)軍;梁斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/22
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/22;B01D53/02;B01J20/30;C01B32/50
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及CO₂吸附劑的制備領(lǐng)域，具體涉及三種基體材料的制備方法和九種胺嫁接改性的吸附劑制備方法及其在CO₂吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)

全球氣候變暖已引起人們的廣泛關(guān)注，CO₂作為最主要的溫室氣體，其主要來(lái)源是化石燃料燃燒，而燃煤電廠煙道氣是主要的CO₂來(lái)源，因此電廠煙道氣中CO₂的捕集與封存技術(shù)(CCS)將是穩(wěn)定大氣中CO₂濃度的重要手段。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)電力的需求逐年增大，而且我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)目前還很難改變，因此CO₂排放量會(huì)不斷增加，另一方面，CO₂可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域，具有潛在的資源性。因此，如何高效、經(jīng)濟(jì)地捕集和回收CO₂，對(duì)達(dá)到CO₂的減排要求及我國(guó)燃煤發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。目前，CO₂捕集廣泛使用的胺溶液吸收法存在腐蝕性強(qiáng)、能耗大、吸收劑易流失的缺點(diǎn)，而新型固體吸附劑具有能耗低、循環(huán)吸脫附性能穩(wěn)定、操作條件簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為一種極具潛力的CO₂捕集技術(shù)。

硅酸鹽材料由于其結(jié)構(gòu)特征（硅氧四面體，硅原子占據(jù)中心，四個(gè)氧原子占據(jù)四角），其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，使其具有良好的熱穩(wěn)定性，并且介孔硅酸鹽材料具備較高的比表面積和孔容，以及高的CO₂選擇性，使其成為制備CO₂吸附劑的較好的載體。因?yàn)椴牧吓cCO₂間的分子作用力，硅酸鹽的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征還使得其對(duì)CO₂具有較高的物理吸附性能。

硅酸銅納米球表面含有豐富的硅羥基，利于有機(jī)胺與其表面發(fā)生化學(xué)接枝，將含氨基的硅烷偶聯(lián)劑嫁接到硅酸銅材料上，制備的固體胺吸附劑用于CO₂吸附，可以有效提高CO₂吸附量，并且化學(xué)接枝法制備的固體胺較浸漬法擁有更好的循環(huán)穩(wěn)定性，使其具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

以SiO₂納米膠體球?yàn)槟０宓耐獗砻姘补杷徙~納米針狀陣列的球狀結(jié)構(gòu)載體，不僅比表面積較大，而且可以在納米針狀陣列結(jié)構(gòu)間鑲嵌一定量的有機(jī)胺，可顯著提高CO₂吸附量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)浸漬法制備的CO₂吸附劑在吸脫附循環(huán)過(guò)程中胺大量流失導(dǎo)致CO₂吸附量降低，循環(huán)穩(wěn)定性差等問(wèn)題，本發(fā)明應(yīng)用常規(guī)的氧化物、硝酸鹽等材料，開(kāi)發(fā)了低成本、操作簡(jiǎn)單的硅酸銅納米針狀陣列的球狀結(jié)構(gòu)載體材料，得到有機(jī)胺改性的CO₂吸附劑，增加了CO₂吸附含量，并且使其具備良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：制備了一種球狀CSNS-Amine納米結(jié)構(gòu)CO₂吸附劑。在此種具有球狀納米管結(jié)構(gòu)的吸附劑中，球徑大小可通過(guò)制備二氧化硅微球時(shí)加入的正硅酸乙酯含量進(jìn)行調(diào)控，球殼大小、載體的不同比表面積、孔容可通過(guò)控制水熱反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)變，所嫁接的胺可通過(guò)不同胺種類(lèi)進(jìn)行調(diào)控，負(fù)載后吸附劑N含量可通過(guò)改變相應(yīng)胺的負(fù)載量進(jìn)行調(diào)控。

本發(fā)明提供的球狀CSNS-Amine納米結(jié)構(gòu)CO₂吸附劑的制備工藝過(guò)程，具體步驟是：

1）制備SiO₂納米微球材料：

首先將5mL正硅酸乙酯溶解在20mL去離子水和260mL無(wú)水乙醇的混合物中，再將14mL氨水加入上述混合液中混合均勻，常溫下機(jī)械攪拌反應(yīng)3h；反應(yīng)完成后，將乳白色液體在7000r/min下離心2min；將得到白色膠質(zhì)水洗、乙醇洗后置于60℃下烘干；

2）制備CuSiO₃@SiO₂核殼結(jié)構(gòu)載體和CuSiO₃納米空心球(CSNS)載體：