本發(fā)明涉及泡沫陶瓷，具體而言，涉及一種用于碳封存的泡沫陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳封存是指以捕獲碳并安全存儲于地下的技術(shù)措施，以減少直接向大氣中排放二氧化碳，從而減緩氣候變化。泡沫陶瓷材料是一種在碳封存中應(yīng)用較多的復(fù)合材料，主要用于吸附捕集氣體、充當(dāng)催化劑載體、代替?zhèn)鹘y(tǒng)建材等。其中，目前應(yīng)用最為廣泛的是利用陶瓷泡沫材料良好的穩(wěn)定性和低滲透性，借助其多孔結(jié)構(gòu)和高比表面積的特征，對二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行吸附捕集，并封存于特定區(qū)域環(huán)境中，避免二氧化碳排放至大氣環(huán)境中而造成氣候危害等。

2、如公開號為cn114656278a的專利，就提出了一種用于碳封存的鎂橄欖石基泡沫陶瓷及其制備方法，主料包括鎂橄欖石、天然礦物和調(diào)質(zhì)劑，還添加有纖維素和表面活性劑，通過添加劑材料和改性劑材料的配合，通過浸泡和熱處理步驟，在聚酯泡沫陶瓷的中空孔筋表面附著一層具有更高強(qiáng)度的晶體相，從而增加泡沫塑料的物理強(qiáng)度。

3、然而，根據(jù)上述鎂橄欖石基泡沫陶瓷的記載，其耐壓強(qiáng)度約為6.94-7.23mpa，該耐壓強(qiáng)度性能水平，在應(yīng)用于地下儲存封存二氧化碳時，是難以達(dá)到充分堅固和穩(wěn)定的使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：

2、在目前的碳封存技術(shù)中，面臨著碳吸收捕集效果不夠理想或不穩(wěn)定的難題，且常見的泡沫陶瓷材料在長時間埋設(shè)于地下時，也面臨著較大的壓力和復(fù)雜的地下環(huán)境，從而導(dǎo)致二氧化碳的捕集和儲存均難以達(dá)到較為理想的效果，對碳封存技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生明顯阻礙。

3、本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

4、本發(fā)明提供了一種用于碳封存的泡沫陶瓷，包括泡沫陶瓷基板，所述泡沫陶瓷基板的表面設(shè)置有碳吸附層，且所述泡沫陶瓷基板和所述碳吸附層中穿設(shè)有強(qiáng)化纖維，所述碳吸附層表面還設(shè)置有硬質(zhì)涂層。

5、優(yōu)選地，所述泡沫陶瓷基板與所述碳吸附層的厚度比為1.2-2.8:1。

6、優(yōu)選地，所述泡沫陶瓷的總厚度≤65mm，所述硬質(zhì)涂層的厚度為5-16mm。

7、本發(fā)明還提供了一種上述用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

8、向泡沫陶瓷基板表面涂覆纖維膠料，再涂覆碳吸附漿料，冷卻，形成碳吸附層，經(jīng)壓制處理，得到泡沫陶瓷主板；向泡沫陶瓷主板表面分多次涂覆硬化涂料，并置于紫外燈下照射處理，形成硬質(zhì)涂層；再轉(zhuǎn)入燒結(jié)爐內(nèi)，均勻升溫，并保溫?zé)Y(jié)，得到泡沫陶瓷。

9、優(yōu)選地，所述泡沫陶瓷基板的制備方法，包括如下步驟：

10、將硅源和鋁源混合，溶于去離子水，球磨，再加入成型助劑和表面活性劑，經(jīng)固化反應(yīng)，形成基板坯；

11、將基板坯置于500±50℃、750±50℃、850±50℃、1000±50℃、1350±50℃的梯度溫度環(huán)境中，進(jìn)行分段燒結(jié)，即得到所述泡沫陶瓷基板。

12、優(yōu)選地，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，制備所述泡沫陶瓷基板包括12-20％硅源、8-15％鋁源、2-5.5％成型助劑、0.3-3.5％表面活性劑，余量為去離子水。

13、優(yōu)選地，所述纖維膠料包括聚酯纖維、尼龍纖維和水性聚氨酯壓敏膠，且在80-110℃余溫的泡沫陶瓷基板趁熱涂覆纖維膠料。

14、優(yōu)選地，所述碳吸附漿料包括多孔微粒與環(huán)氧樹脂、聚羧酸鹽和水，且所述碳吸附漿料的粘度為350-620mpa·s；

15、其中，所述多孔微粒包括介孔二氧化硅、分子篩、碳納米材料中的一種或多種。

16、優(yōu)選地，所述硬化涂料的制備方法，包括如下步驟：按質(zhì)量份數(shù)計，另取10-30份環(huán)氧丙烯酸樹脂、3-10份聚半硅氧烷、0.2-0.35份光引發(fā)劑、0.2-0.3份光穩(wěn)定劑和30-50份有機(jī)溶劑，以450-600r/min攪拌30-45min，即得到所述硬化涂料。

17、優(yōu)選地，所述硬化涂料分2-4次涂覆，且每次涂覆厚度≤6mm。

18、本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：

19、本發(fā)明中的泡沫陶瓷材料涉及多層結(jié)構(gòu)，且其中穿設(shè)有高強(qiáng)纖維，并結(jié)合基板表面設(shè)置的碳吸附層和硬質(zhì)涂層，可顯著提升泡沫陶瓷對二氧化碳的吸附捕集效果，且采用該泡沫陶瓷加工成存儲二氧化碳的容器設(shè)備并埋于地下時，能夠保持較好的堅固性和穩(wěn)定性。

20、具體地，泡沫陶瓷基板中摻入有釔/鋯/鈰，可改善材料的晶體結(jié)構(gòu)，并通過高溫?zé)Y(jié)處理，使基板材料形成大量α相至β相的相變過程，使泡沫陶瓷基板具有較強(qiáng)的硬度。在泡沫陶瓷板表面覆設(shè)碳吸附層，可提升該泡沫陶瓷材料在碳封存碳捕集中的使用效果，且其中穿設(shè)有高強(qiáng)度的尼龍纖維和耐用性突出的聚酯纖維，可使泡沫陶瓷產(chǎn)品在埋于地下時能夠保持長效穩(wěn)定。此外，陶瓷泡沫材料表面還增設(shè)有硬質(zhì)涂層，不僅能夠加強(qiáng)碳吸附層的強(qiáng)度和穩(wěn)固性，還能通過空間理解結(jié)構(gòu)為吸附二氧化碳提供更強(qiáng)的碳結(jié)合能力和吸附空間，從而在整體上實(shí)現(xiàn)較好的碳吸附捕集效果以及實(shí)地使用的穩(wěn)固性。

技術(shù)特征：

1.一種用于碳封存的泡沫陶瓷，其特征在于，包括泡沫陶瓷基板，所述泡沫陶瓷基板的表面設(shè)置有碳吸附層，且所述泡沫陶瓷基板和所述碳吸附層中穿設(shè)有強(qiáng)化纖維，所述碳吸附層表面還設(shè)置有硬質(zhì)涂層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于碳封存的泡沫陶瓷，其特征在于，所述泡沫陶瓷基板與所述碳吸附層的厚度比為1.2-2.8:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于碳封存的泡沫陶瓷，其特征在于，所述泡沫陶瓷的總厚度≤65mm，所述硬質(zhì)涂層的厚度為5-16mm。

4.一種權(quán)利要求1至3中任意一項所述的用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述泡沫陶瓷基板的制備方法，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，制備所述泡沫陶瓷基板包括12-20％硅源、8-15％鋁源、2-5.5％成型助劑、0.3-3.5％表面活性劑，余量為去離子水。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述纖維膠料包括聚酯纖維、尼龍纖維和水性聚氨酯壓敏膠，且在80-110℃余溫的泡沫陶瓷基板趁熱涂覆纖維膠料。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述碳吸附漿料包括多孔微粒與環(huán)氧樹脂、聚羧酸鹽和水，且所述碳吸附漿料的粘度為350-620mpa·s；

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述硬化涂料的制備方法，包括如下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于碳封存的泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述硬化涂料分2-4次涂覆，且每次涂覆厚度≤6mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及泡沫陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，針對現(xiàn)有的泡沫陶瓷應(yīng)用于碳封存技術(shù)時存在的強(qiáng)度硬度低的問題，公開了一種用于碳封存的泡沫陶瓷及其制備方法，所述泡沫陶瓷包括泡沫陶瓷基板，所述泡沫陶瓷基板的表面設(shè)置有碳吸附層，且所述泡沫陶瓷基板和所述碳吸附層中穿設(shè)有強(qiáng)化纖維，所述碳吸附層表面還設(shè)置有硬質(zhì)涂層。本發(fā)明的泡沫陶瓷涉及多層結(jié)構(gòu)，且其中穿設(shè)有高強(qiáng)纖維，并結(jié)合基板表面設(shè)置的碳吸附層和硬質(zhì)涂層，可顯著提升泡沫陶瓷對二氧化碳的吸附捕集效果，且采用該泡沫陶瓷加工成存儲二氧化碳的容器設(shè)備并埋于地下時，能夠保持較好的堅固性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：熊偉,張艷,劉堅,梁金源,段海峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川雙鐵科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6