[发明专利]纳米二氧化碳捕捉剂的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种纳米二氧化碳捕捉剂的制备方法及应用，本发明纳米二氧化碳捕捉剂的制备方法是以阳离子表面活性剂改性膨润土为载体，负载阳离子表面活性剂改性壳聚糖、氧化石墨烯以及负载有机碱改性水滑石制备CO₂纳米捕捉剂具有纳米材料的光催化效应，捕集聚合空气中的二氧化碳富集叶茎周围，供作物吸收利用，增强光合作用，提高光合速率，夜间抑制光呼吸，合成叶绿素供作物生长，积累作物生长必需的碳、氢、氧三要素，有效吸收、合成、转化土壤中的氮、磷、钾等有机成分，充分推动作物的孕育、生长、成熟，达到增产增收；本发明的CO₂捕捉剂既可以用于设施农作物也可以用于大田农作物，这种常温常压下的CO₂捕捉剂具有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及二氧化碳捕捉剂，具体涉及一种纳米二氧化碳捕捉剂的制备方法及其在植物光合作用中的应用，属于二氧化碳捕捉剂领域。

背景技术

全球气候变暖已成为全世界面临最严重的问题之一，温室气体的大量排放是全球变暖的主要原因，温室效应气体主要包括二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)等气体，二氧化碳对温室效应的作用最大且排放量最大，所以减少二氧化碳的排放是减缓全球气候变暖的关键，因此捕集和存储CO₂具有极其重要的意义，另一方面CO₂是潜在的化学资源,因此如何能够高效、经济的回收CO₂具有重要的经济和社会意义。

目前捕获二氧化碳的方法有吸收法和膜分离法等；吸附法具有应用条件广、成本低、能耗低、腐蚀小等特点，因此具备更好的应用前景，目前，吸附法中主要用于二氧化碳吸附的吸附材料分为非碳质吸附剂和碳质吸附剂。

非碳质吸附剂包括：沸石和石英，优点是廉价，缺点是易吸潮、再生能耗高、吸附性能差；金属有机骨架物MOFs，优点是孔径大小易控制，缺点是成本高，不宜高温使用、碱金属基材料K、Na等，优点是潮湿环境下能吸附二氧化碳，缺点是吸附性能差、解吸能耗高、金属氧化物碳酸盐材料CaO、MgO等，优点是燃烧前吸附剂，缺点是需要连续添加吸附剂。

碳质吸附剂包括：有序多孔碳，优点是化学稳定性高、孔径和表面容易改性、孔径分布均匀，缺点是选择性较差、活性炭纤维ACFs，优点呈纳米结构、微孔隙多，但只用于处理粒状和粉末材料中、活性炭具有独特的耐水性、稳定性、易再生等优点，缺点是吸附量有限，粒径较大。

无论是非碳质吸附剂还是碳质吸附剂都无法直接使用在植物叶片上；另外目前利用液体胺、醇胺类溶液来直接吸收二氧化碳，这种方法吸附量高、选择性能好、效率高，但仍存在着成本高，对腐蚀设备、回收困难、易挥发、循环性能差等固有缺点。

发明内容

本发明为解决的上述技术问题中的至少一种，提供纳米二氧化碳捕捉剂的制备方法及其在植物光合作用中的应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种纳米二氧化碳捕捉剂的制备方法，包括以下步骤步骤(1)，有机改性矿物土溶液的制备：将矿物土和阳离子表面活性剂分别溶于去离子水中，加入反应釜中加热搅拌，调节pH，获得有机改性矿物土溶液，所述矿物土和阳离子表面活性剂质量比为3：1-1:1；

步骤(2)，改性壳聚糖溶液的制备：将壳聚糖溶解于醋酸中，加入反应釜中搅拌溶解后，滴加阳离子表面活性剂至完全溶解，调节pH，得到改性壳聚糖溶液，所述壳聚糖与所述阳离子表面活性剂的质量比为9：1-11：1；

步骤(3)，将所述改性壳聚糖溶液在搅拌条件下滴加至所述有机改性矿物土溶液中搅拌均质及超声分散，调节pH值，获得有机改性矿物土负载改性壳聚糖溶液，抽滤、烘干研磨至纳米级，所述改性壳聚糖溶液与所述有机改性矿物土溶液质量比为0.05-0.1；

步骤(4)，将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌分散，获得氧化石墨烯分散液；