[发明专利]一种高温吸收二氧化碳的正硅酸锂材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高温吸收二氧化碳的正硅酸锂材料(Li₄SiO₄)的制备方法如下：以硅溶胶为硅源，以氢氧化锂为锂源，以碳酸根为沉淀剂，在氨水溶液中进行沉淀反应，反应后进行过滤或蒸发除水，然后干燥、焙烧获得正硅酸锂吸附材料。本发明提供的正硅酸锂吸附剂的制备方法工艺简单、易于规模化生产，所制得材料纯度高，结晶度和粒径可控，使用性能高，生产成本低。

技术领域

本发明涉及了一种高温吸收二氧化碳的正硅酸锂材料的制备方法。该材料针对电厂等排放气中的大量高温二氧化碳气体进行直接吸收，并回收碳资源。

背景技术

目前，世界能源需求80％都由碳基化石燃料提供，并且其导致的大气中CO₂含量增加以及气候变化引起世界各国的高度重视。然而尽管提高可再生能源的基础设施建设，但化石燃料仍是未来较长一段时期的主要能源。因此针对化石燃料能源使用过程中，高效低成本二氧化碳捕获和存储技术来说是急需的。CO₂可以通过各种方法，如膜分离法，干法及湿法从高温烟气和废气中分离并进一步利用，然而这些方法需要消耗大量的能量。因此，目前的关键在于寻求一种经济适用的在高温下的吸附剂材料，用于回收高温二氧化碳。

与其它吸附剂相比，正硅酸锂作为一种新型的高温CO₂吸附材料在很大的温度范围及CO₂浓度上具有较好的CO₂吸附性能，因其吸收量大，吸收速率快，循环稳定性好，使其成为最有应用前景的高效吸附剂。

正硅酸锂的合成方法有很多，如固相法较为简单，但所需反应温度较高，原料粒度不均导致难以混合，因此能耗高，所获正硅酸锂晶粒尺寸较大且易烧结，难以合成高纯度产物；燃烧法几乎得不到纯正单相正硅酸锂，所含杂质相较多；溶胶凝胶法所需反应温度低，样品颗粒较小，但仍然含有杂质相。余青霓，赵成坚，魏巍.金属氧化物净化CO2吸收剂研究[J].航天医学与医学工程，2007，20(6)：432-435.如Miriam J.Venegas【Venegas M J，Fregoso-Israel E，Escamilla R等.正硅酸锂吸附二氧化碳的动力学及反应机理：粒径效应的研究[J].工业与工程化学研究，2007，46(8)：2407-2412.】等对比了固相法和溶胶凝胶法制备的硅酸锂材料对CO₂吸收性能的影响。为了更好地研究Li₄SiO₄吸附材料的吸附机制，一些研究学者对Li₄SiO₄吸附材料进行了动力学的研究。如Masahiro K【Masahiro K，Kazuaki N，Kenji E等.新型含锂氧化物二氧化碳吸附剂[J].国际应用陶瓷技术杂志，2005，2(6)：467-475.】等研究了高温条件下正硅酸锂的吸附符合双指数模型；HeribertoPfeiffer【Rodríguezmosqueda R，Pfeiffer H.不同气体流量和粒径下正硅酸锂对CO₂吸附的热力学分析[J].物理化学杂志A，2010，114(13)：4535-41.】等利用Li₂CO₃和SiO₂以固相法合成的Li₄SiO₄吸附材料，并在不同CO₂气体流量对其作了静态吸附动力学的研究。

但本领域中，获得正硅酸锂吸附剂技术不是合成成本高，就是产品性能差，因此如何低成本获得高性能的正硅酸锂吸附剂，是本领域的重要技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种低成本获得高性能正硅酸锂吸附剂的制备方法。工艺简单、易于规模化生产，所制得材料纯度高，结晶度和粒径可控。

本发明高温吸收二氧化碳的正硅酸锂材料(Li₄SiO₄)的制备方法如下：以硅溶胶为硅源，以氢氧化锂为锂源，以碳酸根为沉淀剂，在氨水溶液中进行沉淀反应，反应后进行过滤或蒸发除水，然后干燥、焙烧获得正硅酸锂吸附材料。