硅酸鋰材料的制備及其高溫二氧化碳吸收性能.pdf

1、溫室效應(yīng)的日益加劇嚴重威脅著人類的生存和發(fā)展，發(fā)展CO2高溫捕獲技術(shù)對于控制碳排放、緩解溫室效應(yīng)具有重要意義。Li4SiO4作為高溫CO2吸收劑，具有吸收速率快、吸收容量高等優(yōu)點。本論文采用分段焙燒法合成了Li4SiO4材料，并研究了金屬元素摻雜對Li4SiO4材料吸收性能的影響，具體工作如下:
　　1)采用固相球磨結(jié)合分段焙燒法制備了Li4SiO4材料，通過X射線粉末衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)分析了合成材料的結(jié)構(gòu)

2、和形貌，在熱分析儀(TGA)上考察了制備材料在不同溫度和CO2分壓下的CO2吸收性能，并考察了材料的吸收-解吸循環(huán)使用性能。結(jié)果表明，采用固相球磨法可快速大批量制得結(jié)晶度高、尺度較為均一的Li4SiO4材料，該材料與采用淀粉溶膠凝膠法制備的Li4SiO4材料相比，吸收性能相當(dāng)。在550℃和CO2分壓0.25bar時，5min的吸收量可達13.8wt％，30min吸收基本達到飽和，飽和吸收量為23wt％，經(jīng)過5次吸收-解吸后吸收量略有下降

3、。
　　2)合成了Ce、Mg、Fe、V元素摻雜的Li4SiO4材料，采用X射線粉末衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)研究了元素摻雜對硅酸鋰材料結(jié)構(gòu)和形貌的影響;在熱重分析儀(TGA)上研究了Li4SiO4材料的CO2吸收性能。結(jié)果表明，適量的Ce和Fe摻雜可明顯提高材料的CO2吸收速率，而Mg和V摻雜對提高硅酸鋰材料CO2吸收速率并沒有明顯效果。考察并優(yōu)化了Ce和Fe摻雜量對Li4SiO4材料CO2吸收性能的影響，結(jié)果表明

4、，少量Ce摻雜可大幅提高材料的CO2吸收性能，Ce的加入主要起到分散的作用，促進Li4SiO4晶相的生成。而Fe摻雜后生成了LiFeO2，LiFeO2與Li4SiO4協(xié)同作用提高了Li4SiO4材料的CO2吸收性能;在550℃和CO2分壓0.25bar時，優(yōu)化的Fe摻雜Li4SiO4樣品上，5min的吸收量高達16.7wt％，30min吸收量基本達到飽和，飽和吸收量為27.3wt％，材料循環(huán)使用5次后，吸收性能沒有降低，顯示出良好的吸收