本發(fā)明涉及二氧化碳捕集與封存，尤其涉及一種殼層固態(tài)胺吸附劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、由于化石燃料的使用造成二氧化碳的釋放量逐年遞增，加快全球氣候變暖，因而有效控制二氧化碳的排放成為目前關(guān)注的熱點(diǎn)。固態(tài)胺吸附劑因其理論二氧化碳吸附容量高、能耗較低、與二氧化碳的作用力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為應(yīng)用前景廣闊的二氧化碳的捕集材料。

2、然而，固態(tài)胺吸附劑在經(jīng)過多次高溫吸附、脫附的循環(huán)后，部分有機(jī)胺揮發(fā)導(dǎo)致二氧化碳捕集量下降、固態(tài)胺材料循環(huán)利用效率降低，亟須對固態(tài)胺的穩(wěn)定性加強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例公開了一種殼層固態(tài)胺吸附劑及其制備方法，采用該殼層固態(tài)胺吸附劑能有效提高殼層固態(tài)胺吸附劑對二氧化碳的吸附量，還能有效避免有機(jī)胺的揮發(fā)，提高殼層固態(tài)胺吸附劑的穩(wěn)定性。

2、第一個(gè)方面，本申請實(shí)施例公開了一種殼層固態(tài)胺吸附劑，所述殼層固態(tài)胺吸附劑包括多孔載體、包覆在所述多孔載體外表面的孔道外殼、以及負(fù)載在所述多孔載體上的有機(jī)胺，至少部分所述有機(jī)胺負(fù)載在所述多孔載體的孔中；

3、其中，所述有機(jī)胺的尺寸＞所述孔道外殼的孔道尺寸＞二氧化碳分子的尺寸，所述多孔載體的孔尺寸與所述有機(jī)胺的尺寸的比值為(2:1)～(10:1)。

4、進(jìn)一步地，所述多孔載體的孔容大于1.2cm3/g。

5、進(jìn)一步地，所述孔道外殼的平均厚度為1μm-10μm。

6、進(jìn)一步地，所述孔道外殼的孔道尺寸為0.3nm～0.6nm，所述有機(jī)胺的尺寸為1nm～3nm。

7、進(jìn)一步地，所述有機(jī)胺包括乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、聚乙烯亞胺中的至少一種；和/或，

8、所述多孔載體包括氧化硅、氧化鋁、樹脂、mofs中的至少一種；和/或，

9、所述孔道外殼包括初級結(jié)構(gòu)單元為to4四面體的沸石分子篩，其中t包括硅、鋁、硼、磷、鎵、鈹、錫中的至少一種。

10、第二個(gè)方面，本申請實(shí)施例公開了一種如第一個(gè)方面所述的殼層固態(tài)胺吸附劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

11、將所述有機(jī)胺、所述多孔載體、表面活性劑混合，使得所述有機(jī)胺負(fù)載于所述多孔載體的孔中，制得固態(tài)胺粉末；

12、將所述固態(tài)胺粉末、粘結(jié)劑混合后進(jìn)行擠壓造粒，制備得到固態(tài)胺顆粒，其中所述固態(tài)胺顆粒的尺寸大于所述固態(tài)胺粉末的尺寸；

13、在所述固態(tài)胺顆粒外包覆所述孔道外殼，制得所述殼層固態(tài)胺吸附劑。

14、進(jìn)一步地，采用浸漬的方法使得所述有機(jī)胺負(fù)載于所述多孔載體的孔中，其中，浸漬的溫度為25℃～80℃下，風(fēng)速為1m/s～3m/s，時(shí)間為2h～12h。

15、進(jìn)一步地，所述有機(jī)胺與所述多孔載體的質(zhì)量比為(5:8)～(15:8)。

16、進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑與所述固態(tài)胺粉末的質(zhì)量比為(1:10)～(1:1)。

17、進(jìn)一步地，所述在所述固態(tài)胺顆粒外包覆所述孔道外殼的步驟包括：對所述固態(tài)胺顆粒進(jìn)行加熱，并將加熱后的所述固態(tài)胺顆粒置入到含有沸石晶種的溶液中，以在所述固態(tài)胺顆粒外表面包裹所述沸石晶種。

18、進(jìn)一步地，所述沸石晶種與所述固態(tài)胺顆粒的質(zhì)量比為(1:100)～(1:1)。

19、進(jìn)一步地，所述對所述固態(tài)胺顆粒進(jìn)行加熱的步驟包括：將所述固態(tài)胺顆粒的加熱至80℃～120℃，并保持2h～6h；和/或，

20、所述將加熱后的所述固態(tài)胺顆粒置入到含有沸石晶種的溶液中進(jìn)行熱浸漬的步驟中，浸漬的時(shí)間為5s～60s。

21、進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑包括無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑中的至少一種，所述無機(jī)粘結(jié)劑包括蒙脫石、白云石粉以及高嶺土中的至少一種，所述有機(jī)粘結(jié)劑包括共聚維酮；和/或，

22、所述表面活性劑包括聚乙二醇型硼酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚甘油中的至少一種；和/或，

23、所述沸石晶種為粒徑小于200nm的naa沸石分子晶體。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

25、本申請實(shí)施例公開了一種殼層固態(tài)胺吸附劑，該殼層固態(tài)胺吸附劑包括多孔載體、包覆在多孔載體外表面的孔道外殼，其中多孔載體的孔隙中負(fù)載有機(jī)胺，且多孔載體的孔徑與有機(jī)胺的尺寸比為2:1～10:1，故減小了有機(jī)胺在進(jìn)入多孔載體的孔隙中的難度，使得有機(jī)胺進(jìn)入到多孔載體的阻力較小、進(jìn)入的深度較大，故能有效避免有機(jī)胺與孔道外殼的反應(yīng)，保證有機(jī)胺的吸附活性和穩(wěn)定性，從而有助于提高殼層固態(tài)胺吸附劑的吸附性能。

26、另外，由于有機(jī)胺的尺寸＞孔道外殼的孔道尺寸＞二氧化碳分子的尺寸，故二氧化碳分子能夠自由地進(jìn)入孔道外殼的孔道中，從而使得有機(jī)胺能有效實(shí)現(xiàn)捕獲二氧化碳的作用。并且由于有機(jī)胺的尺寸大于孔道外殼的孔道尺寸，且有機(jī)胺進(jìn)入到多孔載體中的深度較高，故有機(jī)胺在孔中負(fù)載的穩(wěn)定性高，且能夠得到孔道外殼的保護(hù)，難以從孔道外殼的孔道進(jìn)入外界環(huán)境中，故使得孔道外殼能有效抑制有機(jī)胺的揮發(fā)，從而能較高程度的提高殼層固態(tài)胺吸附劑的穩(wěn)定性，增加其循環(huán)利用的次數(shù)，進(jìn)而能有效提高二氧化碳的吸附量。

27、也就是說，通過本申請?zhí)峁┑臍庸虘B(tài)胺吸附劑，通過控制多孔載體與有機(jī)胺的尺寸比，以及使得有機(jī)胺的尺寸、孔道外殼的孔道尺寸以及二氧化碳分子的尺寸逐漸減小，不僅能提高殼層固態(tài)胺吸附劑對二氧化碳的吸附量，還能有效避免有機(jī)胺的揮發(fā)，提高殼層固態(tài)胺吸附劑的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種殼層固態(tài)胺吸附劑，其特征在于，所述殼層固態(tài)胺吸附劑包括多孔載體、包覆在所述多孔載體外表面的孔道外殼、以及負(fù)載在所述多孔載體上的有機(jī)胺，至少部分所述有機(jī)胺負(fù)載在所述多孔載體的孔中；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼層固態(tài)胺吸附劑，其特征在于，所述多孔載體的孔容大于1.2cm3/g。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼層固態(tài)胺吸附劑，其特征在于，所述孔道外殼的平均厚度為1μm～10μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼層固態(tài)胺吸附劑，其特征在于，所述孔道外殼的孔道尺寸為0.3nm～0.6nm，所述有機(jī)胺的尺寸為1nm～3nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的殼層固態(tài)胺吸附劑，其特征在于，所述有機(jī)胺包括乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、聚乙烯亞胺中的至少一種；和/或，

6.一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的殼層固態(tài)胺吸附劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，采用浸漬的方法使得所述有機(jī)胺負(fù)載于所述多孔載體的孔中，其中，浸漬的溫度為25℃～80℃下，風(fēng)速為1m/s～3m/s，時(shí)間為2h～12h。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)胺與所述多孔載體的質(zhì)量比為(5:8)～(15:8)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑與所述固態(tài)胺粉末的質(zhì)量比為(1:10)～(1:1)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述在所述固態(tài)胺顆粒外包覆所述孔道外殼的步驟包括：對所述固態(tài)胺顆粒進(jìn)行加熱，并將加熱后的所述固態(tài)胺顆粒置入到含有沸石晶種的溶液中，以在所述固態(tài)胺顆粒外表面包裹所述沸石晶種。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述沸石晶種與所述固態(tài)胺顆粒的質(zhì)量比為(1:100)～(1:1)。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述對所述固態(tài)胺顆粒進(jìn)行加熱的步驟包括：將所述固態(tài)胺顆粒的加熱至80℃～120℃，并保持2h～6h；和/或，

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑中的至少一種，所述無機(jī)粘結(jié)劑包括蒙脫石、白云石粉以及高嶺土中的至少一種，所述有機(jī)粘結(jié)劑包括共聚維酮；和/或，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及二氧化碳捕集與封存技術(shù)領(lǐng)域，公開一種殼層固態(tài)胺吸附劑及其制備方法，所述殼層固態(tài)胺吸附劑包括多孔載體、包覆在所述多孔載體外表面的孔道外殼、以及負(fù)載在所述多孔載體上的有機(jī)胺，至少部分所述有機(jī)胺負(fù)載在所述多孔載體的孔中；其中，所述有機(jī)胺的尺寸＞所述孔道外殼的孔道尺寸＞二氧化碳分子的尺寸，所述多孔載體的孔尺寸與所述有機(jī)胺的尺寸的比值為(2:1)～(10:1)，采用該殼層固態(tài)胺吸附劑能有效避免有機(jī)胺的揮發(fā)，提高殼層固態(tài)胺吸附劑的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：顏楓,孫鑫,張作泰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深碳科技（深圳）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30