[发明专利]一种含金属镍的单原子流体制备方法

说明书

一种含金属镍的单原子流体制备方法，将六水合硝酸镍和支持电解质作为混合电解质溶解于DMF溶剂中，混合后的溶液作为阴极电解液和DMF阳极电解液通过阳离子交换膜联通，电解后镍原子聚集在阴极电极附近，向含有镍原子的阴极电解液中加入聚苯胺和PyBIG后充分搅拌并超声振荡后得到含有金属镍的单原子流体，工业烟气和含有金属镍的单原子流体在吸收塔中接触，单原子流体基于反应热和电化学效应可以吸收烟气中的二氧化碳，由于利用了含有聚苯胺和PyBIG的混合溶剂基于反应热产生热电效应具有优良的电化学活性和环境稳定性，既可以通过安全稳定的简易装置便捷制得，又可以实现二氧化碳的捕集。

技术领域

本发明涉及工艺设计领域，具体涉及一种含金属镍的单原子流体制备方法。

背景技术

近年来，随着工业化程度日渐推进，工业气体大量排放，大气中的二氧化碳含量日益增加，导致全球变暖、海平面升高的趋势不断加快，已经严重威胁到了人类赖以生存的环境，因此，提出了一系列二氧化碳捕集利用技术，希望达到减排二氧化碳的目的，最终实现碳达峰和碳中和。

目前常用的二氧化碳捕集技术有醇胺法吸收捕集和相变吸收捕集等技术。醇胺法吸收的吸收剂常见的是单乙醇胺(MEA)，火电厂烟气经过处理后进入吸收塔底部，吸收剂从塔顶喷淋而下，与烟道气逆向接触并吸收烟道气中CO₂，净化后的烟道气从塔顶排出，将含有CO₂的吸收剂从吸收塔塔底送入解析塔进行高温解吸，脱除二氧化碳后再送回吸收塔中循环使用。该方法目前存在解吸需消耗较大的能量，吸收剂再生能耗高的缺点。相变捕集的原理与醇胺法类似，不同之处在于相变吸收剂吸收CO₂后形成明显两相，仅需解吸富含CO₂的一相即可实现吸收剂的再生循环。即便如此，目前醇胺法和相变吸收捕集二氧化碳是利用再生能耗分别为3.7-4.0GJ/tCO₂和3.4-3.6GJ/tCO₂，因此醇胺法捕集和相变捕集二氧化碳的能耗成为大范围工业化推广应用成为一大难题。

如上所述，采用醇胺法和相变捕集的吸收剂再生能耗高使得工业应用十分困难，因此寻找低能耗且吸收性能稳定的二氧化碳捕集溶剂成为当下的研究热点。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种含金属镍的单原子流体制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种含金属镍的单原子流体制备方法，将镍离子盐及支持电解质溶于溶剂中，搅拌均匀，制得电解液；

对电解液进行电解，得到含镍单质的溶液；

将含镍单质的溶液、聚苯胺与PyBIG混合后制得含金属镍的单原子流体。

本发明进一步的改进在于，镍离子盐为六水合硝酸镍。

本发明进一步的改进在于，支持电解质为硝酸钠或硝酸钾。

本发明进一步的改进在于，溶剂为DMF。

本发明进一步的改进在于，搅拌时间为30min-1h。

本发明进一步的改进在于，对电解液进行电解，得到含镍单质的溶液的具体过程如下：将电解液作为电解槽的阳极液，DMF作为阴极液，阳极液通过铜棒与电源正极相连，阴极液通过碳棒与电源负极相连，阴极液和阳极液通过阳离子交换膜相连通，进行电解，将电解后的阴极液中沉淀过滤，得到含镍单质的溶液。

本发明进一步的改进在于，阳极液中镍离子浓度为0.1-0.2mol/L，支持电解质的浓度为0.1-0.2mol/L，电解电压为5-7V，电流为3-5mA，温度为20-30℃，压力为0.1MPa，电解时间为20-24h。

本发明进一步的改进在于，将含镍单质的溶液、聚苯胺与PyBIG混合后在20-30℃，压力为0.1MPa下搅拌12h，再超声振荡10-30分钟，得到含金属镍的单原子流体。