[發(fā)明專利]一種整體式CO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310828702.8
• 申請日: 2023-07-07
• 公開（公告）號: CN116651402A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆新龍;陸詩建;陳思銘;劉玲;康國俊;楊菲;倪中海;朱佳媚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 郝偉揚(yáng)

本發(fā)明提供了一種整體式COsubgt;2/subgt;吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，吸附劑包含一種多孔炭?微量金屬改性的泡沫金屬材料。吸附劑的制備包括以下步驟：將一定量的硝酸鋅、硝酸錳、氟化氨、尿素溶解于水溶液中；將泡沫金屬與上述溶液混合，水熱反應(yīng)6小時；取出材料后，再加入含硫/含氮前驅(qū)體，水熱反應(yīng)3小時；取出，于惰性氣體保護(hù)下，500℃熱處理2小時，即可制得多孔炭?微量金屬改性的泡沫金屬整體式COsubgt;2/subgt;吸附材料。該方法所制得的吸附材料具有導(dǎo)熱性好，氣體通過阻力低，對煙氣中低濃度二氧化碳具有較高的吸附容量和較好的吸附選擇性，且吸附劑性質(zhì)穩(wěn)定，可多次循環(huán)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二氧化碳吸附捕集領(lǐng)域，具體涉及一種整體式CO₂吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

“溫室效應(yīng)”已成為人類面臨的重大環(huán)境問題。“溫室效應(yīng)”的產(chǎn)生主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，大量排放尾氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入大氣造成的。從長遠(yuǎn)來看，提高能源使用效率，節(jié)能減排，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展可再生能源、風(fēng)能、水能和核能等，以及加大二氧化碳的捕集和儲存(CCS)，多種策略的有效結(jié)合是二氧化碳減排的必要保證。然而，從近期看，二氧化碳的捕集、儲存和資源化利用，將成為最有效、最可靠的減輕“溫室效應(yīng)”的選擇。吸附法分離CO₂具有能耗低、技術(shù)較為成熟等優(yōu)勢，因此，吸附法分離碳捕集具有廣闊的應(yīng)用前景，而其關(guān)鍵則是高性能吸附劑的開發(fā)。

一些常見的固體多孔材料，如碳材料、分子篩、氧化鋁、硅膠、金屬有機(jī)骨架材料及膜材料等，都被用作吸附劑分離氣體中的CO₂。然而，上述材料多為粉體，成型時對吸附能力損失較大，且對熱量傳導(dǎo)不利，同時氣體通過時壓降較大。而物理吸附CO₂多為放熱過程，大量吸附劑堆積時，吸附放出的熱量會導(dǎo)致吸附劑溫度升高，從而使吸附劑吸附容量大幅下降。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種整體式CO₂吸附劑的制備方法。采用該方法制備的吸附材料對低濃度CO₂具有較好地吸附分離能力，且導(dǎo)熱快，氣體通過時壓降低，對于CO₂的大規(guī)模吸附分離具有一定優(yōu)勢。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種整體式CO₂吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將一定量的硝酸鋅、硝酸錳、氟化氨、尿素溶解于水溶液中；再將泡沫金屬放入水溶液中混合，120℃水熱反應(yīng)6小時；

步驟2，將經(jīng)過步驟1處理所得的材料，置于含硫和含氮前驅(qū)體，120℃水熱反應(yīng)3小時；

步驟3，將經(jīng)過步驟2處理所得的材料，于惰性氣體保護(hù)下，500℃熱處理2小時，制得吸附材料。

進(jìn)一步的，步驟1中，所述硝酸鋅、硝酸錳、氟化氨、尿素的質(zhì)量比為4:1:1:2～4:2:1:2。

進(jìn)一步的，步驟1中，所述硝酸鋅、水、泡沫金屬的質(zhì)量比為1:80:3～1:160:1。

進(jìn)一步的，步驟1中，所述泡沫金屬材料為泡沫鎳、泡沫鐵或泡沫銅。

進(jìn)一步的，步驟2中，所述含硫和含氮前驅(qū)體為硫代乙酰胺、三聚硫氰酸、2-硝基咪唑、2-巰基咪唑中的一種或兩種以上。

進(jìn)一步的，步驟2中，所述含硫和含氮前驅(qū)體與步驟1所制得材料的質(zhì)量比1:5～1:10。

本發(fā)明還提供了一種整體式CO₂吸附劑，所述CO₂吸附劑采用所述一種整體式CO₂吸附劑的制備方法制得，所述CO₂吸附劑為表面覆蓋有多孔炭和微量金屬的泡沫金屬吸附劑。