[发明专利]一种CO2

说明书

本发明涉及应用于水合物法捕获、封存CO₂领域，具体的说为一种CO₂水合物高效纳米促进剂及其制备方法。纳米促进剂为磺化石墨烯(石墨烯固载的‑SO₃^‑)和纳米金属粒子的复合体，其中，纳米金属粒子与磺化石墨烯的质量比为1:5‑1:10。本发明纳米促进剂可使CO₂水合物的储气量由使用纯水时的3mmol gas/mL water和使用SDS时的3mmol gas/mL water提高至8mmol gas/mL water，分别提高了1.7倍和1倍。

技术领域

本发明涉及应用于水合物法捕获、封存CO₂领域，具体的说为一种 CO₂水合物高效纳米促进剂及其制备方法。

背景技术

全球气候变暖已成为人类急需解决的环境问题，而CO₂过度排放是造成这一环境问题的重要原因之一，其中，工业废气成为大气中CO₂的重要来源，因此，将CO₂从工业废气中捕获并封存对人类社会的可持续发展至关重要。

气体水合物是气体分子(如，CO₂、CH₄)和水分子在高压、低温条件下形成的笼型结晶化合物，水分子通过氢键形成笼型框架结构，气体分子通过分子间作用力存在于笼型框架内。气体水合物理论上可达到180 倍体积的储气量、具有较高储气能力，且在较温和的条件下实现稳定存储，因此，水合物技术作为一种新型的气体储运技术受到越来越多关注。此外，CO₂较工业废气中其它组分更容易形成水合物，因此，以水合物法将CO₂从工业废气中进行分离并存储是极具应用潜力的CO₂捕获和封存技术。但是，气体水合物生成过程中存在诱导期长、反应速率低、储气量低的问题，这成为水合物法捕获和封存CO₂技术的障碍，因此，如何实现CO₂水合物的快速生成是利用该技术的关键。

表面活性剂(如，十二烷基硫酸钠SDS、十二烷基三甲基溴化铵DTAB 等)已被证实可以有效促进CH₄水合物的生成，其中SDS的促进效果最为突出，但在CO₂水合物生成中的促进作用相对较差；此外，表面活性剂在水合物生成条件下溶解度较低、容易析出，且使用过程中容易产生大量泡沫，难以满足水合物法捕获和封存CO₂技术的工业化需求。因此，研究学者尝试将表面活性剂与其他高导热性粒子(如，石墨烯)进行复配并应用于促进CO₂水合物的生成，如，专利201310580930.4将十二烷基苯磺酸钠与纳米石墨粉进行复配并用于促进CO₂水合物的生成，专利 201410678500.0将二亚甲基-1,2-双(十二烷基二甲基溴化铵)与纳米石墨烯颗粒进行复配并应用于气体水合物实验；此外，专利201510258514.1 将氧化石墨烯粉与氯化钠复配并应用于促进CO₂水合物的生成。但是在上述专利技术中，复配组分多为机械混合，稳定性较差，不能长久储存，因此，制备稳定高效的促进剂对水合物法捕获和封存CO₂技术的工业化应用具有至关重要的作用。

发明内容

本发明针对现有技术难题，提供一种CO₂水合物高效纳米促进剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种CO₂水合物高效纳米促进剂，纳米促进剂为磺化石墨烯(石墨烯固载的-SO₃^-)和纳米金属粒子的复合体，其中，纳米金属粒子与磺化石墨烯的质量比为1:5-1:10。

所述磺化石墨烯(石墨烯固载的-SO₃^-)为通过磺化改性将磺酸根连接在氧化石墨烯片层表面获得磺化石墨烯；

所述磺酸根的结构式如下：