专利名称：一种用于高温吸收二氧化碳的锆酸锂材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种在高温下可直接吸收C02的锆酸锂(Li2Zr03)材料的 制备方法。
背景技术：
目前发电厂、石化企业等很多工业生产中仍然主要以石油、煤炭、天然气等化石燃料作为主要的能源，由于燃烧化石燃料会释放出大量的co2 气体，导致温室效应加剧。通常从发电厂、石化企业等的高温炉中排出的气体温度比较高，因此，合成在高温下能高效、迅速吸收C02的材料，从 而减少C02气体的排》文，已经成为緩解温室效应的重要途径之一。而4告酸锂材料能够在高温450 700。C之间直接吸收C02,因此其有望成为高温 C02气体的吸收材料。日本东芝乂>司K. Nakagawa等人从1997年开始就进行了在高温下能 够直接吸收C02的锆酸锂材料的研究(JP 999214 ( 1997), JP 10085553 (1998), JP 11253746( 1999)， JP 11253738( 1999), JP2000-262837( 2000 )， JP2000-262890 (2000)， JP2000-176406 (2000)， JP2000國176403 ( 2000)。目前已有的用于高温吸收C02的锆酸锂材料，制备工艺比较复杂，且反应时间长，耗能大。本发明人对此材料的制备工艺进行了一定的改善。 发明内容本发明的目的在于提供一种制备操作简便的锆酸锂材料的制备方法。本发明所提供的锆酸锂材料的制备方法是将粒径为20 200nm的Zr02 (重 量比为48~75% )与粒径0.3um的Li2C03 (重量比为25 52% )在溶剂中混 合均匀，在微波炉中经过微波处理，然后在高温炉中经过高温煅烧制备锆本发明中所施加的微波功率为500 2500W，处理时间为10~120min。 本发明中材料的煅烧温度为550 700。C，保温3 6 h。 本发明所使用的溶剂为曱醇、乙醇、曱酸、乙酸、丙酮，或者其中任意两种或者两种以上任意比例的混合溶液。本发明首先采用微波处理，再经过一定温度煅烧实现锆酸锂材料的制备。材料制备温度较低，减少了能耗。制备过程工艺简单，易于工业化生产。材料的C02吸收性能优良，具有最佳吸收性能的材料首次C02吸收容量约达25.61wt。/。，经过25次吸收循环后，吸收容量衰减率为0.47%。。
图1为本发明的锆酸锂材料的C02循环吸收性能曲线，图中横坐标为循环次数，纵坐标为重量增加的百分数，单位为wt%。
具体实施方式
实施例1称取粒径为20nm的Zr02 23.81g和粒径为0.3(im的Li2C03 25.79g共 同放入烧杯中，向烧杯中加入乙醇溶液，搅拌下制成胶状物。于500W功 率的微波炉中处理120min,在700。C下煅烧6h，经研磨、筛分得到平均粒径2.4pm的锆酸锂材料。将合成的锆酸锂材料于500°C, 20%CO2 ( 80% 空气)下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量达19.28wt%。 实施例2称取粒径为120nm的Zr02 25.41g和粒径为0.3um的Li2C0322.53g共 同放入烧杯中，向烧杯中加入甲醇、乙醇混合溶液，搅拌下制成胶状物。 于2500W功率的微波炉中处理10min，在550。C下煅烧6 h,经研磨、筛 分得到平均粒径4.1pm的锆酸锂材料。将合成的锆酸锂材料于500°C， 20%CO2 (80%空气)下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量达 20.67wt%。实施例3称取粒径为lOOnm的Zr02 27.21g和粒径为0.3um的Li2C0316.68g共 同放入烧杯中，向烧杯中加入乙醇和甲酸的混合溶液，并加入少量的乙酸 和丙酮，搅拌下制成胶状物。于1800W功率的微波炉中处理30分钟，在 700。C下煅烧2h,经研磨、筛分得到平均粒径3.3pm的锆酸锂材料。将 合成的锆酸锂材料于500。C, 20%CO2 (80%空气)下恒温保持一段时间， 达到吸收平衡后吸收容量达25.61wt%。在500。C, 20%CO2 (80%空气) 下恒温3 h, 700。C空气气氛下恒温保持lh这样的测试程序下进行锆酸锂 吸收C02的循环吸收性能测试，经过25次吸收循环后，吸收容量衰减率 为0.47%。，结果见图1。实施例4称取粒径为150nm的Zr02 28.41g和粒径为0.3um的Li2C03 19.74g共 同放入烧杯中，向烧杯中加入甲醇和曱酸的混合溶液，并加入少量的丙酮，搅拌下制成胶状物。于800W功率的微波炉中处理60min,在700°C下煅 烧3h，经研磨、篩分得到平均粒径3.7fim的锆酸锂材料。将合成的锆酸 锂材料于500°C， 20%CO2 ( 80%空气)下恒温保持一段时间，达到吸收平 衡后吸收容量达22.65wt%。 实施例5称取粒径为200nrn的Zr02 29.12g和粒径为0.3um的Li2C03 9.71g共 同放入烧杯中，向烧杯中加入甲醇和乙酸的混合溶液，并加入少量的甲酸、 乙醇和丙酮，搅拌下制成胶状物。于IOOOW功率的微波炉中处理50min， 在700。C下煅烧4h，经研磨、筛分得到平均粒径5.6|im的锆酸锂材料。 将合成的锆酸锂材料于500。C， 20%CO2( 80%空气)下恒温保持一段时间， 达到吸收平衡后吸收容量达21.28wt%。
权利要求
1. 一种在高温下可直接吸收CO2的锆酸锂材料的制备方法，其特征在于将重量比为48～75％、粒径为20～200nm的ZrO2与重量比为25～52％、粒径0.3um的Li2CO3在溶剂中混合均匀，在微波炉中经过微波处理，然后在高温炉中经过高温煅烧制备锆酸锂。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所施加的微波功率 为500 2500W,处理时间为10 120min。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于煅烧温度为 550 700。C,保温3~6h。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所使用的溶剂为曱 醇、乙醇、甲酸、乙酸、丙酮，或者其中任意两种或者两种以上任意比例 的混合溶液。
全文摘要
本发明涉及一种新的高温吸收CO<sub>2</sub>的锆酸锂材料的制备方法。此方法不需进行多种元素的复杂掺杂，仅以纳米级ZrO<sub>2</sub>和微米级Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>为原料，经湿法混合、微波处理及高温煅烧即可得到锆酸锂材料。与已有技术相比，本发明合成温度低，减少能耗，制备工艺简单，易于工业化生产。
文档编号C01D15/00GK101214977SQ20071006328
公开日2008年7月9日 申请日期2007年1月5日 优先权日2007年1月5日
发明者鲁 其, 平 安, 辉 晨, 王银杰 申请人:北京理工大学;中信国安盟固利新能源科技有限公司;北京大学