[发明专利]一种吸收CO2的正硅酸锂材料及其制备方法

说明书

一种吸收CO₂的正硅酸锂材料的制备方法，使用气相法二氧化硅作为硅前驱体，与硝酸锂通过固相反应制备正硅酸锂，硝酸锂与二氧化硅的摩尔比为4：1，气相法二氧化硅加入到已溶解硝酸锂的无水乙醇中，并将混合物在一定温度下搅拌直至完全蒸发，随后在真空烘箱中干燥，然后在马弗炉中进行煅烧，煅烧后，将产物研磨成粉末，本发明过程简单，操作条件易于控制，大大降低了制备成本，且所得材料具有出色的循环吸收稳定性。

技术领域

本发明属于新材料及其应用技术领域，特别涉及一种吸收CO₂的正硅酸锂材料及其制备方法。

背景技术

二氧化碳的过量排放引起全球变暖，这将导致冰山融化、海平面上升、海岸退后、雨量改变、洪水频增等后果，对社会和经济发展产生恶劣的影响。而化石燃料燃烧产生的烟气是人为二氧化碳排放的主要来源。为了减少化石燃料的使用及其对环境的有害影响，人们需要不断开发具有低污染高能量的清洁能源。吸收强化蒸汽重整(SESR)生产氢气是解决这个问题的一个可行方案，但是SESR需要在高温(400～700℃)下原位捕获二氧化碳来提高氢气产量，这是一个典型的燃烧前二氧化碳捕集过程。传统的二氧化碳捕集技术，如胺洗涤和低温蒸馏，不能在SESR条件下原位应用。因此，开发高温固体吸收剂对于H₂的生产越来越重要。除了这种燃烧前捕集应用之外，固体吸收剂也可以用于化石燃料燃烧后的CO₂的吸收。燃烧后的目标可以通过分别使用两个平行的流化床作为碳酸化器和再生器来实现，或者通过碳酸化/煅烧反应建立固定床反应器。在再生过程中，碳酸固体吸收剂将释放出浓缩的二氧化碳，这是光合作用和生产有用化学物质如尿素、甲烷和甲醇的重要来源。

在众多吸收剂材料中，氧化钙和氧化镁等碱金属氧化物由于其在自然界中的巨大储量和高温吸收特性，得到了最为广泛的研究。但是吸碳-脱碳循环过程中的烧结导致其吸收能力和吸收速率的迅速降低。

为了寻找能在重复循环中使用的更有效的替代吸收剂，正硅酸锂、锆酸锂和锆酸钠由于其良好的CO₂化学吸收能力和良好的循环稳定性而受到越来越多的关注。但由于Li基吸收剂的理论容量比相应的Na基体高，并且从工业角度看，正硅酸锂比锆酸锂更具优势，因为硅是地球表面第二丰富的元素，与锆相比，二氧化硅更广泛。所以正硅酸锂具有作为良好CO₂吸收剂的巨大潜力。

鉴于正硅酸锂作为CO₂吸收剂的潜力，已经有很多优化其循环吸收性能的研究。比如通过溶胶凝胶法制备正硅酸锂，或者掺杂其他金属元素产生晶格空位等，都可以在一定程度上增加其吸收效率。但上述方法过程都较为复杂，制备的吸收剂的复杂性和潜在成本增加。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种吸收CO₂的正硅酸锂材料及其制备方法，使用气相法二氧化硅作为硅前驱体，通过固相反应制备正硅酸锂。该材料具有出色的循环吸收稳定性，而且整个过程操作简单，操作条件易于控制，并且具有一定的经济可行性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种吸收CO₂的正硅酸锂材料的制备方法，使用气相法二氧化硅作为硅前驱体，与硝酸锂通过固相反应制备正硅酸锂。

所述硝酸锂与二氧化硅的摩尔比为n_Li：n_Si＝3.95-4.05，优选4：1。

所述气相法二氧化硅加入到已溶解硝酸锂的无水乙醇中，并将混合物在一定温度下搅拌直至完全蒸发，随后在真空烘箱中干燥，然后进行固相反应。