[发明专利]一种核壳型吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳型吸附材料及其制备方法。本发明的核壳型吸附材料壳层由硅胶构成，内部包覆有吸附材料和粘结剂，吸附材料、粘结剂和以二氧化硅计的硅胶的重量比例为1:(0.05～0.2):(0.5～2)。本发明的核壳型吸附材料保留了内部吸附材料的高比表面积和高孔容，具有较高的气体吸附容量，同时有较高的机械强度，不易粉化，大幅延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种核壳型吸附材料及其制备方法，尤其是含有高比表面积多孔材料的核壳型吸附材料及其制备方法。

背景技术

随着环保法规的日益严格和人们环保意识的提高，寻求清洁能源的大规模利用是国家战略的重要方向。天然气和氢气等能源气体燃烧产物只有二氧化碳和水，是未来几十年最有前景的清洁能源。但是这些能源气体如何大规模有效运输是阻碍它们推广利用的关键问题之一。

吸附存储是能源气体储运的新型方式。通过高性能的吸附材料对能源气体进行储存和运输，与压缩存储、液化存储、管道运输这三种常用的存储运输方式相比，该方式在运行功耗、建站投资、安全性以及对于分散的小用户来说，都具有独特的优势。开展吸附存储研究的关键，在于制备高气体存储量的吸附材料。

从目前国内外有关气体吸附材料的研究可知，理想的气体吸附材料应具有尽可能大的微孔孔容、较大的比表面积、合适的孔径分布。人们大量的研究集中于粉末状多孔吸附材料，然而在工业应用领域，要求吸附材料要求过程阻力和压降不能过大，还要具有良好的耐磨损、抗挤压等力学性能，这就要求吸附材料必须要成型后才能使用。

CN1656104A公开了一种金属有机骨架材料成型体的制备方法。将金属有机骨架材料、粘结剂、胶溶剂放入混捏机中混合均匀，再将混合物采用压力成型的方式压制成约5 mm的小片。该技术工艺简单，适用于大多数粉末材料的成型过程，但是混捏和压制过程中均需要在一定压力下完成，容易造成多孔吸附材料孔道结构坍塌，比表面积大幅下降。

CN107774233A公开了一种金属有机骨架材料成型体的制备方法。将有机金属骨架材料、粘结剂混合均匀后，通过离心造粒的方式得到球星颗粒。该技术工艺简单，没有加压的过程，不会造成比表面积的大幅下降，但是多孔吸附材料和粘结剂之间的作用力较弱，容易粉化，造成使用寿命下降。

因此，需要寻找一种成型方法，不但要不破坏多孔材料的原有结构，保持高的比表面积和孔容，还要保证成型颗粒具有较高的机械强度，不易破碎和粉化。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种核壳型吸附材料及其制备方法。本发明核壳型吸附材料制备时没有加压过程，不会破坏多孔材料原有孔结构，并且由于外表面包覆有一层硅胶，提高了材料的机械强度和耐磨性。

本发明的一种核壳型吸附材料，其壳层由硅胶构成，内部包覆有吸附材料和粘结剂，所述的吸附材料、粘结剂和以二氧化硅计的硅胶的重量比例为1：(0.05～0.2）：(0.5～2)。

所述的吸附材料与粘结剂均匀混合，包覆于硅胶中。

所述的核壳型吸附材料抗压强度为15～50 N。

所述的核壳型吸附材料比表面积为800～3000 m²/g，优选为1000～2000 m²/g。

所述的吸附材料包括金属有机骨架材料、共价有机骨架材料、碳材料中的一种或多种。

所述的粘结剂为包括无机粘结剂和有机粘结剂。

所述的无机粘结剂为水泥、氧化铝、高岭土。

所述的有机粘结剂为聚乙烯醇、煤焦油、羧甲基纤维素、淀粉、蔗糖。

所述的核壳型吸附材料为成型体，其粒径为1～5 mm。

本发明还提供了一种上述核壳型吸附材料的制备方法，其包括以下步骤：