[发明专利]一种用于吸附二氧化碳陶瓷复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于吸附二氧化碳陶瓷复合材料的制备方法，属于吸附材料制备技术领域。

背景技术

目前，煤和石油等化石燃料占目前世界上消耗能源的85％以上。在本世纪，这类燃料仍然占据主导地位。然而，化石燃料的燃烧却向大气排放了大量的二氧化碳，使大气层形成可怕的温室效应，对人类的生存环境带来了灾难性的影响。因此，必须开发有效的技术控制二氧化碳的排放，而对二氧化碳高选择性和高吸附容量的吸附剂的开发，无疑具有重要的理论意义和实际意义。

目前，常用的二氧化碳物理吸附材料如沸石、活性炭在低温下对二氧化碳具有较大的吸附容量，但当有其他气体存在时对二氧化碳的选择性较差，并且当温度高于30℃时，其吸附量下降明显。化学吸收对二氧化碳显示出较高的选择性吸收。目前，用于化学吸收二氧化碳的吸附剂采用液态胺，其主要成分是能溶于水的二乙醇胺。虽然这种醇胺溶液制备比较简单，但是其存在许多缺点：第一，这种吸附剂性能差，吸附效率低。第二，液态胺吸附剂的重量大。第三，在吸附脱附CO₂的过程中有胺的损失，使再生循环效率低，对环境造成二次污染。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对二氧化碳处理过程中，物理吸附法和化学吸附法吸附效能差，吸附效率低，且化学吸附剂会对环境造成二次污染和再生循环效率低的问题，提供了一种以平安树根茎进行炭化，作为炭基，然后以氧化二铌、二硼化锆等物质作为原料，制成陶瓷基体，随后将炭基与陶瓷基体进行混合，在酸性条件及催化剂作用下，初步改性，最后在氩气氛围下，高温煅烧，并进行淬火，扩大复合材料的空隙，及改性内部结构，从而制得用于吸附二氧化碳陶瓷复合材料的方法。本发明制备的吸附二氧化碳陶瓷复合材料吸附性能好，吸附效率提高10～15％，可以多次循环利用，不会对环境造成二次污染。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：

（1）取800～900g平安树根茎，使用水将其表面洗净，然后将其放入烘箱中，在温度为70～80℃下，进行烘干，随后将其放入挤压机中，在1～3MPa下挤压成块，将所得的块状物放入无烟炭化炉中，在温度为200～240℃下，炭化30～40min，炭化结束后，将炭化平安树根茎放入粉碎机中进行粉碎，过筛得180～200目炭化粉末，备用；

（2）按重量份数计，取20～30份二氧化钛、10～15份五氧化二铌、10～20份二硼化锆、30～35份聚二甲基硅烷及10～20份氧化铝，混合均匀后，将其放入高温煅烧炉中，使用氮气保护，在温度为1000～1200℃下，煅烧2～3h后，将其取出，降至室温，然后将其放入球磨机中进行研磨，过筛得200～220目陶瓷基体；

（3）按重量份数计，取55～65份上述所得的陶瓷基体、25～30份步骤（1）所得的炭化粉末、5～10份质量分数为30％氯铂酸及3～7份氧化钯，混合均匀，然后将其放入容器中，随后将容器移至超声振荡器中，在频率80～120KHz下，振荡50～70min；

（4）待上述振荡结束后，将容器移至煅烧炉中，向煅烧炉中充入氩气，氩气的流速设定为2～5mL/min，然后以10～15℃/min的升温速度，升温至600～800℃，保持温度10～20min，随后以4～6℃/min的升温速度，升温至1200～1300℃后，保持温度50～70min；

（5）待上述保温结束后停止加热，然后随炉冷却至300～400℃，再将其取出移至淬火机床中淬火10～15min，随后将其取出冷却至室温，即可得到用于吸附二氧化碳陶瓷复合材料。

本发明所制备的用于吸附二氧化碳陶瓷复合材料比表面积为300～450m²/g，孔容为0.05～0.2cc/g。

本发明的应用：将上述制备的用于吸附二氧化碳陶瓷复合材料置于真空烘干箱内，在恒温120～130℃下充真空，烘干1～2h后，向其通入二氧化碳，控制其通入流量为100～120mL/min，使其吸附时间为30～40min，取出吸附剂，置于电子称重，可发现吸附效率达到99％以上，本发明制备的用于吸附二氧化碳陶瓷复合材料可用于化石燃料发电、制造业等行业。

本发明的有益效果是：

（1）制备的吸附二氧化碳陶瓷复合材料吸附性能好，吸附效率提高10～15％；

（2）可以多次循环利用，不会对环境造成二次污染；

（3）制备步骤简单，成本低。

具体实施方式