Li4SiO4材料的制備及其高溫二氧化碳吸附性能研究.pdf

1、近年來，地球大氣和海洋溫度上升的現(xiàn)象日益顯著，溫室效應(yīng)日益加劇，CO2作為最主要的溫室氣體，控制、減少其排放量已經(jīng)在世界范圍內(nèi)達(dá)成廣泛共識(shí)。高溫CO2捕獲技術(shù)、高溫CO2吸附材料對降低碳排放具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)Li4SiO4具備優(yōu)越的高溫CO2吸附能力、較好的機(jī)械強(qiáng)度以及循環(huán)穩(wěn)定性，在發(fā)展高溫CO2捕獲技術(shù)方面展示了良好的應(yīng)用前景。吸收速率慢、平衡吸收容量低等是目前現(xiàn)有方法制備的Li4SiO4材料普遍存在的問題。本論文采用液相法結(jié)合冷

2、凍干燥技術(shù)合成了Li4SiO4材料，大幅度提高了Li4SiO4材料的高溫CO2吸附速率和吸附量。具體工作如下:
　　1)采用液相法結(jié)合冷凍干燥技術(shù)制備了Li4SiO4材料，合成材料的結(jié)構(gòu)和形貌通過X射線粉末衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行分析，并在熱分析儀(TGA)上考察了制備材料在不同溫度、不同CO2分壓下的高溫CO2吸附性能，通過5次吸附-解吸循環(huán)，考察材料的循環(huán)穩(wěn)定性。結(jié)果表明，采用液相法結(jié)合冷凍干燥技術(shù)可制得

3、純相的Li4SiO4材料。與采用固相球磨法合成的Li4SiO4材料相比，該材料具有更好的吸附性能。在吸收溫度為550℃，CO2分壓為0.25bar時(shí)，樣品在5min時(shí)吸附量為24.1wt％，10min內(nèi)即可達(dá)到吸收平衡，平衡吸收量為29.9wt％。經(jīng)過5次吸附-解吸后，吸附速率、吸附量都沒有出現(xiàn)明顯下降。隨后考察了不同鋰源、不同硅源對材料性能的影響，得到以LiOH·H2O為鋰源、硅溶膠為硅源，合成材料的吸附性能最好。材料在5min左右的

4、吸附量可達(dá)27.89wt％，且在7.5min就能達(dá)到吸附平衡，飽和吸附量為30wt％。
　　2)以碳球、聚苯乙烯微球?yàn)槟０逯苽涠嗫坠杷徜嚥牧希捎肗2吸脫附、透射電子顯微分析(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)對所得Li4SiO4材料進(jìn)行表征;在熱重分析儀(TGA)上對Li4SiO4材料的CO2吸附性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，以碳球?yàn)槟０鍟r(shí)，合成的樣品具有較好的高溫CO2吸附性能，在10min時(shí)吸附量可達(dá)21.8wt％，為總吸附量的