[发明专利]一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于化工领域，涉及一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备及其应用。本发明提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料，所述吸附材料是通过氧化碳材料与金属离子改性剂进行复合而制备获得。本发明还进一步提供了一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用。本发明提供的一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用，通过引入强金属性金属阳离子掺杂碳材料，从而获得在低压下对二氧化碳具有良好吸附性能的吸附材料，其制备方法简便、易于放大，具有很好的普适性，获得的吸附材料在烟道气二氧化碳捕集方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备及其应用，具体涉及一种通过引入强金属性离子对碳材料表面进行改性修饰从而制备获得碳基二氧化碳吸附材料及其在二氧化碳捕集方面的应用。

背景技术

随着温室效应越来越严重，全球气候变暖，地球表面温度不断上升、冰川融化、海平面上升、各地极端天气时有发生。而二氧化碳作为温室气体最主要的组成部分，因此缓解温室气体带来的压力，关键在于降低二氧化碳的含量。

碳基吸附材料比表面积大、制备成本低、吸附稳定性好等特征使其在二氧化碳吸附领域具有重要的应用潜力。碳基二氧化碳吸附剂，因其操作条件温和、能耗低、性能稳定、再生性强、吸附速率快，已经受到国内外研究人员的青睐，如Adelodun等(Journal ofAnalytical and Applied Pyrolysis,2014.108:p.151-159)和Lee,S.Y.等(Research onChemical Intermediates,2014.40:p.2535-2542)均是以碳基吸附材料来吸附二氧化碳，并取得了良好的吸附效果。

然而，尽管国内外研究人员对碳基二氧化碳吸附材料进行了大量研究，并在常压1bar下取得了较好的吸附效果，但其在低压下对二氧化碳的吸附效果一直不理想，如专利CN104291333A和论文(Materials Chemistry and Physics,2012.137:p.91-96)均存在低压下二氧化碳吸附效果差的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用，用于解决现有技术中缺乏在低压下对二氧化碳具有良好吸附性能的吸附材料的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料，所述吸附材料是通过氧化碳材料与金属离子改性剂进行复合而制备获得。

优选地，所述氧化碳材料由基质碳材料与氧化剂制备而得。

更优选地，所述基质碳材料选自酚醛树酯基、脲醛树酯基、聚苯胺基、聚吡啶基中的任意一种碳材料。所述基质碳材料是将酚醛树酯、脲醛树酯、聚苯胺或聚吡啶等聚合物为前驱体，经高温碳化后获取的碳材料。

更优选地，所述氧化剂选自硝酸、硫酸、高锰酸钾、重铬酸钾、过硫酸铵、双氧水中的任意一种或者多种混合的水溶液。所述氧化剂为强氧化剂。

进一步优选地，所述氧化剂的浓度为2-15mol/L。

更优选地，所述基质碳材料加入的质量与氧化剂加入的体积的质液比为1-10：150-200(g/ml)。

进一步优选地，所述基质碳材料加入的质量与氧化剂加入的体积的质液比为5：180(g/ml)。

优选地，所述金属离子改性剂为含强金属性金属阳离子的盐或碱的水溶液。

更优选地，所述金属离子改性剂选自Mg(NO₃)₂、MgCl₂、NaOH、NaCl、NaNO₃、KOH、KCl、KNO₃、LiNO₃、LiCl中的任意一种水溶液。