[发明专利]在衬底、载体和/或涂有载体的衬底上涂覆吸附剂涂层的方法

说明书

本申请要求2011年10月6日提交的美国临时专利申请第61/543,999号的优先权，所述美国临时专利申请在此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请描述了在衬底、载体和/或涂有载体的衬底上涂覆吸附剂涂层的方法。本文中所描述的方法中的吸附剂可以吸附如二氧化碳等气体。可以从空气或二氧化碳点源(如废气或有意产生的二氧化碳)或其混合物中吸附二氧化碳。本文中所描述的吸附剂可以用于气体纯化或气体分离。

发明背景

美国专利7,378,561论述了一种用于生产甲醇和二甲醚的方法，所述方法使用空气作为唯一的材料来源。所述方法涉及分离大气空气中所含水(即，空气中的水分)与二氧化碳，以便随后将它们用于生产甲醇、二甲醚和衍生的合成烃作为产物。所述方法包括在足以产生甲醇和/或二甲醚的条件下转化二氧化碳和水。二氧化碳被捕集在合适的吸附剂上，所述吸附剂优选为负载在纳米结构化煅制二氧化硅上的聚乙烯亚胺。

WO2008/021700论述了再生性负载型胺吸附剂，其包括沉积在如纳米二氧化硅等纳米结构化载体上的胺或胺/多元醇组合物。

JP61-227821论述了一种通过经由固体胺吸附剂进行吸附来去除二氧化碳气体的方法。

Chen等,Gel-coated polymeric solid amine for sorption of carbon dioxide from humid air,Journal of Polymer Materials(2002),19(4),381-387论述了使用聚乙烯亚胺吸附二氧化碳。

WO2009/149292论述了一种用于从气流中捕集二氧化碳的方法，所述方法包括暴露一个或多个由固体吸附剂材料形成的收集表面，其中所述固体吸附剂材料从所述气流中吸附二氧化碳。

美国专利申请公布2008/0289495提供了一种用于从大气中去除二氧化碳以减轻全球变暖的系统，所述系统可以提高可再生的能量或非燃料产品(如肥料和建筑材料)的可利用性，所述系统包括：空气提取系统，其利用介质从大气中收集二氧化碳且从所述介质中去除二氧化碳；收集系统，其将所去除的二氧化碳分离到用于进行隔离、存储和产生可再生的碳燃料或非燃料产品(如肥料和建筑材料)中的至少一项的位置；及一个或多个能源，其向所述空气提取系统供应工艺热以便从所述介质中去除二氧化碳且可以再生所述介质以便继续使用。

美国专利申请公布2007/0149398提供了一种二氧化碳吸附结构，其包括：处于高表面积结构中的多个孔隙，其中各孔隙具有内表面，其中至少所述孔隙的内表面包括处于表面上的羟基；及经由所述孔隙的内表面上的羟基的氧共价键合到所述孔隙的内表面的超支化聚合物。

全世界范围内对限制二氧化碳释放的需要仍在增加。

如上文所论述的一些参考文献所证明，已经难以开发出高效且成本有效的二氧化碳捕集/分离技术。

所以，工业上仍然需要开发能高效且成本有效地吸附二氧化碳和/或其他气体的技术。

发明概述

根据一个实施方案，公开了一种在衬底、载体和/或涂有载体的衬底上涂覆吸附剂涂层的方法。所述方法包括：(i)任选地通过用浆液预处理所述衬底来制备所述涂有载体的衬底，其中所述浆液包含：a.溶剂、b.粘合剂、c.所述载体及d.任选的分散剂；以及(ii)用吸附剂处理所述衬底、所述载体和/或所述涂有载体的衬底；其中所述衬底是(a)由陶瓷、金属或塑料制成的块体式或蜂窝状结构；(b)聚氨酯泡沫、聚丙烯泡沫、聚酯泡沫、金属泡沫或陶瓷泡沫；或(c)编织或非编织塑料或纤维素纤维，其中所述载体是氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛、氧化锆、碳、沸石、金属有机骨架材料(MOF)或其组合，且其中所述吸附剂吸附二氧化碳并且所述吸附剂选自由以下各项组成的群组：胺；单乙醇胺；二乙醇胺；聚乙烯亚胺(PEI)；氨丙基三甲氧基硅烷；聚乙烯亚胺-三甲氧基硅烷；含有酰胺或胺的聚合物，包括尼龙、聚氨酯、聚乙烯胺或密胺；及其组合。