[发明专利]一种制备掺杂型二氧化碳吸附剂陶瓷的方法

说明书

本发明涉及一种制备掺杂型二氧化碳吸附剂陶瓷的方法，该方法所制备出来的二氧化碳吸附剂，颗粒尺寸较小，颗粒比表面积较高，材料活性高，吸附二氧化碳能力强，大规模制备可以实现工业化生产。

技术领域

本发明属于二氧化碳吸附剂领域，特别涉及一种制备掺杂型二氧化碳吸附剂陶瓷的方法，该吸附剂是钾离子掺杂的硅酸锂。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展和工业化进程的不断加快，作为最主要温室气体CO2的排放量也日渐增多，所引发的环境问题已经成为全球焦点。减少CO2等温室气体排入大气、保护人类生存环境的安全是当前亟待解决的全球核心问题之一，愈来愈引起世界各国的高度重视。化石燃料的燃烧是CO2的主要排放源。鉴于高温炉中所排放的废气温度较高，对烟气中CO2的分离通常需要经过降温等一系列处理，这无疑既产生较大能量损失，也增加了吸收CO2所需成本。因此急需一种可以在高温下直接吸收CO2的高性能材料，以减少从高温炉中排放的CO2气体。这对于环境保护及控制全球变暖意义重大。现在有大量的锂基化合物的研究用来吸附二氧化碳，包括硅酸锂，铁酸锂，钛酸锂，硫酸锂，锆酸锂等多种物质。

不过从成本以及吸附效率的角度来看，硅酸锂是一种非常理想的吸附二氧化碳的锂基化合物，硅酸锂可以在400℃～750℃之间直接吸收二氧化碳，且吸收CO2的反应具有可逆性，因此有望成为高温二氧化碳气体的重要吸收材料。不过一般而言，硅酸锂的吸附效率比较低，如果进行离子掺杂，比较容易得到比较高吸附率的产品。

如中国建材国际工程集团有限公司等在CN201210233549.6中公开了一种吸收高温二氧化碳的硅酸锂陶瓷材料及其制备方法，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：SiO212.41%~28.9%，Li2CO330.52%~71.1%，K2CO30~57.07%。其制备方法为：按上述配比将各原料混合，放入研钵中进行研磨，研磨后的原料放入高温电阻炉中进行高温煅烧，煅烧温度为600℃~1000℃，保温时间为0.5h~8h，即得到一种吸收高温二氧化碳的硅酸锂陶瓷材料合成钾掺杂硅酸锂陶瓷材料。本发明的材料可以对水泥窑，玻璃厂等尾气烟道中排放的大量高温二氧化碳进行直接吸收，与已有技术相比，本发明所制备的钾掺杂硅酸锂陶瓷可实现对二氧化碳更高的吸收效率，更易实现对二氧化碳的高利用率。北京交通大学等在CN201310538269.0公开了以SiO2和Li2CO3为原料，同时以碳酸钠和碳酸钾为掺杂物，通过混料、高温烧结即可得到Na、K元素共掺杂的硅酸锂陶瓷材料。本发明所制备的硅酸锂材料吸收二氧化碳的性能稳定，重复率使用较高，易于工业化生产。

对于这种有着应用前景的硅酸锂的二氧化碳吸附剂，如何制备出来一种高质量的二氧化碳吸附剂中是大家所关注的重点。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，研制出一种制备掺杂型二氧化碳吸附剂陶瓷的方法，该方法所制备出来的二氧化碳吸附剂，颗粒尺寸较小，颗粒比表面积较高，材料活性高，吸附二氧化碳能力强，大规模制备可以实现工业化生产。

一种制备掺杂型二氧化碳吸附剂陶瓷的方法，其特征在于：包括如下制备步骤：

（1）原料混合，硅源为TEOS，锂源为硝酸锂；醇溶剂为苯甲醇，所有原料均为高纯原料，其纯度为99.9%以上；将硅源、锂源按照硅酸锂的化学计量配比配料，并将其和醇溶剂在室温下混合，机械搅拌，搅拌时间为1-2h，得到均一的醇溶液；

（2）将上述的均一的醇溶液和表面活性剂在预反应室中混合，随后进行预反应，预反应的温度为170-190摄氏度，预反应时间1-2h，得到预反应液；

（3）随后将预反应液输送至反应室中，进行醇热反应，反应温度为220-250摄氏度，反应时间为1-2h，得到反应液；