[发明专利]一种吸附CO2

说明书

本发明提供一种吸附CO₂的固体材料TSCD‑Zr的制备方法，包括以下步骤：将柠檬酸钠溶于去离子水中，加入金属盐，超声1h～2h后进行过滤，并利用去离子水对滤饼进行洗涤，直至滤液呈中性，将所得固体置于80℃～100℃干燥箱中干燥12h～24h，即可得到吸附CO₂的固体材料TSCD‑Zr。本发明还提供一种利用有机胺对所制备的固体材料TSCD‑Zr进行改性的方法。本发明所提供的有机胺改性固体材料TSCD‑Zr‑NH₂在较低浓度CO₂环境中具有较大的吸附量。

【技术领域】

本发明涉及一种在较低温度、较低CO₂浓度环境中具有高效CO₂吸附性能的固体材料TSCD-Zr的制备与改性方法。

【背景技术】

近年来，全球工业化进程加快，CO₂排放量急剧增加，导致温室效应加剧。因此CO₂捕获已成为各国关注焦点。CO₂捕获技术中，CO₂吸附因具有吸附量较大、腐蚀性较小、循环吸附性能较好等优点而倍受青睐。

吸附剂制备是CO₂吸附技术的核心。CO₂吸附剂中，碳材料、硅基分子筛、金属-有机框架(MOFs)材料、超分子框架(SOFs)等材料吸附速率较快、吸附-脱附温度较低，能耗较小，但吸附量小，选择性吸附性能较差。除此之外， MOFs材料、SOFs材料制备所使用原料价格昂贵，并且合成步骤复杂，因此受到较大限制。因此利用廉价原料制备快速制备具有高效CO₂吸附性能的固体吸附剂迫在眉睫。

利用有机胺对固体材料进行改性，可以提高材料CO₂吸附性能。有机胺为 Lewis碱，其分子结构含有N原子，可以利用N原子与固体材料表面含有电子空穴的金属原子发生相互作用，从而将有机胺引入至固体材料表面。因此，利用廉价原料制备快速制备具有Lewis酸性的固体材料具有重要意义。双金属材料中含有两种金属原子，改变原料中金属盐种类，可以制备具有不同物理化学性质的双金属材料。因此，可以通过调控金属原子种类制备符合条件的固体材料，并利用有机胺对其进行改性，制备具有高效CO₂吸附性能的固体吸附剂。

【发明内容】

发明的目的是提供一种吸附CO₂的固体材料TSCD-Zr的制备与改性方法。

为实现上述目的，本发明提供一种吸附CO₂的固体材料TSCD-Zr的制备方法，包括下述步骤：

将柠檬酸钠溶于去离子水中，加入金属盐，超声1h～2h时间后进行过滤，并利用去离子水对滤饼进行洗涤，直至滤液呈中性，将所得固体置于80℃～100℃干燥箱中干燥12h～24h，即可得到吸附CO₂的固体材料TSCD-Zr；

其中，所述金属盐是八水合氯氧化锆或硝酸氧锆。

上述制备方法中，所述柠檬酸钠与金属盐的摩尔比1∶[2～1]。

本发明还提供一种对上述制备的吸附CO₂的固体材料TSCD-Zr进行改性的方法，包括下述步骤：

往聚四氟乙烯内衬中加入有机胺和20g无水乙醇，搅拌溶解，加入吸附 CO₂的固体材料TSCD-Zr，得浑浊液A；

将上述浑浊液A在室温下搅拌2h～3h后，60℃～80℃温度下旋转蒸发，移除溶剂，将所得产物置于80℃～100℃真空干燥箱中干燥4h～6h，得到改性材料TSCD-Zr-NH₂；

其中，所述有机胺是乙二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺。

上述改性方法中，所述有机胺与TSCD-Zr的质量比[0.1～0.4]∶1。