一種新型二氧化碳吸附劑及制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型二氧化碳吸附劑及制備方法，采用偏鈦酸鋰、化學式Li2TiO3，或摻鈉偏鈦酸鋰、化學式Li2(1-x)Na2xTiO3用于在500℃—700℃高溫下對二氧化碳進行吸附的吸附劑。偏鈦酸鋰以鈦酸四丁酯、乙酸鋰、無水乙醇、冰乙酸和水作為原料，采用醇鹽水解溶膠凝膠法進行合成；制備摻鈉產Li2(1-x)Na2xTiO3時加入乙酸鈉。當溫度高于500℃時，吸附劑開始與二氧化碳發生反應，吸附開始進行，當溫度高于700℃時，反應開始逆向進行，釋放出二氧化碳氣體，吸附劑再生。對高溫煙道氣中的二氧化碳進行吸附，工藝簡便，產物易分離，材料易再生，可反復利用。本發明制備方法體系化學均勻性更強；反應過程易控制；煅燒成型溫度低，對設備要求低；易于改性；組分均勻，純度高。
【專利說明】一種新型二氧化碳吸附劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料【技術領域】，涉及一種新型二氧化碳吸附劑及制備方法，尤其涉及一種采用偏鈦酸鋰或鈉摻雜偏鈦酸鋰作為新型二氧化碳吸附劑的新技術。
【背景技術】
[0002]當前最重要的環境問題之一就是由大量二氧化碳排放造成的溫室效應，針對燃煤電廠的二氧化碳排放，主要通過燃后捕集方式處理，溶液吸收是燃后捕集的常用手段，即通過使用溶劑(有機胺或冷氨)將二氧化碳從煙氣中分離出來，可從燃燒產生的煙氣中分離高達90%的二氧化碳。雖然該方法吸收容量大，反應迅速，但不可避免地面臨熱穩定性差、分離困難、易腐蝕設備、有毒易揮發、易造成二次污染等問題。而使用固體吸附材料對二氧化碳進行吸附處理，就可以在一定程度上克服溶劑吸收的缺點。
[0003]偏鈦酸鋰作為一種化合物并不常用，甚至很少用，Li2TiO3有三種晶體結構:a-Li2TiO3^ β-Li2TiO3^ Y-Li2TiO30 a-Li2TiO3 是一種亞穩態形式，當溫度高于 300 V時會轉變為i3-Li2Ti03。P-Li2TiO3屬于單斜晶系，在1200°C以上會轉變為立方晶系的Y-Li2TiO3,目前研究較多的是單斜晶系Li2TiO315 β-Li2TiOd^性質的相關資料可以見下表1，數據來源于公開發表的文章。
[0004]表1 P-Li2TiO3的性質總結
【權利要求】
1.一種新型二氧化碳吸附劑，其特征在于，采用偏鈦酸鋰，化學式Li2TiO3，用于在高溫下對二氧化碳進行吸附的吸附劑。
2.根據權利要求1所述的一種新型二氧化碳吸附劑，其特征在于，所述的所述高溫為500°C—700°C，當溫度高于500°C時，吸附劑開始與二氧化碳發生反應，吸附開始進行，當溫度高于700°C時，反應開始逆向進行，釋放出二氧化碳氣體，吸附劑再生。
3.一種新型二氧化碳吸附劑，其特征在于，采用偏鈦酸鋰摻雜改性產物一摻鈉偏鈦酸鋰，化學式Li2(1_x)Na2xTi03，其中X代表鈉占鋰鈉總量的摩爾分數，用于在高溫下對二氧化碳進行吸附的吸附劑。
4.根據權利要求3所述的一種新型二氧化碳吸附劑，其特征在于，所述高溫為500°C—700°C，當溫度高于500°C時，吸附劑開始與二氧化碳發生反應，吸附開始進行，當溫度高于700°C時，反應開始逆向進行，釋放出二氧化碳氣體，吸附劑再生。
5.一種偏鈦酸鋰的制備工藝，其特征在于，以鈦酸四丁酯、乙酸鋰、無水乙醇、冰乙酸和水作為原料，采用醇鹽水解溶膠凝膠法進行合成。
6.根據權利要求5所述的一種偏鈦酸鋰的制備工藝，其特征在于，所述溶膠凝膠法制備偏鈦酸鋰、化學式Li2TiO3的過程中各原料配比: 乙酸鋰與鈦酸四丁酯的摩爾比=2:1 ; 無水乙醇與鈦酸四丁酯的體積比=4:1一6:1 ； 水與鈦酸四丁酯的摩爾比=20:1— 30:1 ； 乙酸與鈦酸四丁酯的摩爾比=4:1一7:1 ; 按所述各原料用量，先將鈦酸四丁酯和3倍于鈦酸四丁酯體積的無水乙醇混合，攪拌配制成混合液A，再將乙酸鋰、剩余的無水乙醇、冰乙酸和水混合，攪拌配制成混合液B，再將AB兩混合液混合；攪拌至體系形成均勻透明溶膠，在室溫20— 30°C下，陳化6 —10天，得到濕凝膠，在80 — IOO0C的條件下，將濕凝膠烘干成為碎玻璃狀干凝膠，隨后將此干凝膠在600±10°C保溫8 —10小時焙燒，可得到Li2TiO3產品。
7.一種摻鈉偏鈦酸鋰的制備工藝，其特征在于，以鈦酸四丁酯、乙酸鋰、乙酸鈉、無水乙醇、冰乙酸和水作為原料，采用醇鹽水解溶膠凝膠法進行合成。
8.根據權利要求7所述的一種摻鈉偏鈦酸鋰的制備工藝，其特征在于，所述溶膠凝膠法制備摻鈉偏鈦酸鋰、化學式Li2(1_x)Na2xTi03的過程中各原料配比: 乙酸鋰和乙酸鈉之和與鈦酸四丁酯的摩爾比=1:2 ; 乙酸鋰和乙酸鈉的摩爾比=49:1一24:1 ； 無水乙醇與鈦酸四丁酯的體積比=4:1一6:1 ； 水與鈦酸四丁酯的摩爾比=20:1—40:1 ； 乙酸與鈦酸四丁酯的摩爾比=4:1一7:1 ; 按所述各原料用量，先將鈦酸四丁酯和3倍于鈦酸四丁酯體積的無水乙醇混合，攪拌配制成混合液A，再將乙酸鋰、乙酸鈉、剩余的無水乙醇、冰乙酸和水混合，攪拌配制成混合液B，再將AB兩混合液混合；攪拌至體系形成均勻透明溶膠，在室溫20— 30°C下，陳化6—10天，得到濕凝膠，在80— 100°C的條件下，將濕凝膠烘干成為碎玻璃狀干凝膠，隨后將此干凝膠在600± 10°C保溫8 —10小時焙燒，可得到Li2(1_x)Na2xTi03產品，其中x代表鈉占鋰鈉總量的摩爾分數。
【文檔編號】B01J20/02GK103611490SQ201310660976
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】劉峙嶸, 張寰, 占鑫星 申請人:東華理工大學