二氧化碳吸附剂及其制备方法、使用方法

本发明涉及二氧化碳气体的吸附净化技术领域，尤其涉及一种二氧化碳吸附剂及其制备方法、使用方法。

背景技术：

随着大量化石燃料(如石油、煤炭)的消耗，越来越多的二氧化碳被排放到环境中，使得全球的二氧化碳浓度急剧上升，导致全球气候变暖。世界各国在巴黎协定中承诺到2050年将全球气候变暖控制在2℃以下，二氧化碳累积减排量达82％，而中国承诺在2030年时控制二氧化碳的排放量达到峰值。然而，二氧化碳排放量的控制并非易事，在能源结构未发生根本性改变以及社会经济还需大力发展的前提下，要达到二氧化碳减排的目标，二氧化碳捕获封存是唯一途径。

目前的二氧化碳捕获技术可以分为化学吸附法、膜分离法、物理吸附法、低分分离法等。其中化学吸附法是应用最广泛也最成熟，如最常用的液氨吸收法。然而液氨吸附法存在能耗高，再生难、腐蚀设备等缺点，需要寻找新的吸附技术进行替代。利用固态胺类吸附剂对二氧化碳进行捕获是近年来兴起的新技术，其具有吸附温度低，吸附能量消耗小、设备投入少等优势。

固态胺类吸附剂一般是将活性固态胺分散到多孔材料中进行合成。常见的多孔材料包括有机框架材料、高分子多孔聚合物、介孔二氧化硅等。采用这些多孔材料制成的固态胺类吸附剂，虽然对二氧化碳具有一定的吸附性能，但是要么制备成本过高、导致无法真正实现产业化推广应用，要么在二氧化碳气流中再生容易形成尿素链或尿素环，导致性能变差、难以维持高稳定性。因此，实有必要对现有的二氧化碳吸附剂进行改进以克服上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种二氧化碳吸附剂及其制备方法、使用方法，以解决现有的二氧化碳吸附剂制备成本过高、在二氧化碳气流中再生性能较差，难以产业化应用的问题。

第一个方面，本发明提供一种二氧化碳吸附剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

浸渍：将纳米氧化铝粉末加入到胺类物质的溶液中，搅拌混合、浸渍，在室温下蒸发4小时-6小时，得到蒸发后的固体；

干燥：对所述蒸发后的固体在55℃-65℃下干燥4小时-6小时，得到所述二氧化碳吸附剂。

优选地，在所述浸渍的步骤中，在室温下蒸发5小时，得到所述蒸发后的固体；在所述干燥的步骤中，将所述蒸发后的固体置于真空条件下在60℃下干燥5小时，得到所述二氧化碳吸附剂。

进一步地，所述胺类物质在所述二氧化碳吸附剂中的负载量为10％-70％；所述胺类物质包括聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中的一种或几种。

进一步地，所述制备方法还包括在所述浸渍的步骤之前，合成所述纳米氧化铝粉末；合成所述纳米氧化铝粉末的方法包括以下步骤：

反应：向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行反应，至反应体系的ph为9.8-10.3时，停止反应；对停止反应的所述反应体系进行过滤得到沉淀物，对所述沉淀物进行干燥，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：对所述纳米氧化铝前驱物进行焙烧、冷却、研磨，得到所述纳米氧化铝粉末。

进一步地，在合成所述纳米氧化铝粉末的方法中，所述反应的步骤为：在室温下，向质量浓度为1％-6％的铝酸钠溶液中，持续通入浓度为15vol.％-40vol.％、流量为每升铝酸钠溶液400ml/min-2000ml/min的二氧化碳进行反应。

进一步地，在合成所述纳米氧化铝粉末的方法中，所述焙烧的步骤为：对所述纳米氧化铝前驱物在400℃-500℃下焙烧3小时-5小时。

进一步地，所述制备方法还包括在所述浸渍的步骤之前，配制所述胺类物质的溶液；配制所述胺类物质溶液的步骤为：将所述胺类物质与有机溶剂进行混合、搅拌，得到所述胺类物质的溶液，其中，所述胺类物质与所述有机溶剂的质量比为1:10-1:250。

可选地，在配制所述胺类物质溶液的步骤中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇或丙酮中的一种或几种的混合溶剂。

第二个方面，本发明还提供一种如第一个方面所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，所述二氧化碳吸附剂包括基体以及负载在所述基体上的活性物质，所述基体为所述纳米氧化铝粉末，所述活性物质为所述胺类物质。

第三个方面，本发明还提供一种如第一个方面所述的制备方法制得的二氧化碳吸附剂的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

吸附二氧化碳：所述二氧化碳吸附剂用于在30℃-110℃的条件下、15vol.％-100vol.％的二氧化碳气流中吸附二氧化碳，所述二氧化碳吸附剂对二氧化碳的吸附量大于或者等于140mg/g。

进一步地，所述使用方法还包括在吸附二氧化碳的步骤后，对所述二氧化碳吸附剂进行再生；所述再生的步骤为：在120℃-165℃的条件下、二氧化碳的气流中，对所述二氧化碳吸附剂进行加热再生。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明制备的二氧化碳吸附剂具有制备方法简便且成本较低、对二氧化碳的吸附能力强、在二氧化碳气流中再生性能稳定等多重优点。

首先，本发明的制备方法中，通过将胺类物质浸渍在纳米氧化铝基体上的方式，实现固体胺类二氧化碳吸附剂的制备。由于这一制备过程并不需要像使用有机框架材料、高分子多孔聚合物等多孔材料时进行复杂的结构设计，也不需要添加模板剂或表面活性剂等试剂，制备过程相对简单、便捷，而且经济环保，可以广泛应用于二氧化碳气体的捕获。

其次，通过本发明制备方法制得的二氧化碳吸附剂能够在维持较高的二氧化碳吸附能力的基础上，显著提高吸附剂在二氧化碳气流中再生的稳定性，这是相关技术中二氧化碳吸附剂难以同时兼具的性能。由于本发明的二氧化碳吸附剂能够兼具对二氧化碳的吸附能力和吸附剂本身的再生能力，因此能够极大地提高该二氧化碳吸附剂的寿命和长期循环吸附性能，可以进一步支持该二氧化碳吸附剂在工业上的应用。

附图说明

图1是本发明实施例1合成的纳米氧化铝的扫描电镜图；

图2是本发明实施例1中二氧化碳吸附剂的循环稳定性图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本发明实施例提供一种固态胺类的二氧化碳吸附剂，用于对二氧化碳气体进行吸附、捕获。相关技术中的二氧化碳吸附剂，多采用有机框架材料、高分子聚合物、介孔二氧化硅等多孔材料制作而成。其中，有机框架材料和高分子聚合物可以通过精确的设计得到结构性能优良的多孔材料，但是其复杂的设计过程及制备过程、以及制备过程中需要使用的大量试剂都导致了较高的制作成本，使得此类多孔材料制备的吸附剂难以真正推广到实际应用中。介孔二氧化硅虽具有比表面积大、单位体积容量大、制备成本低等优点，但是使用此类多孔材料制成的固态胺类吸附剂具有较差的再生特性，其在二氧化碳气氛下再生时，会生成尿素链而快速失活，在其他气体中再生时，会使已经捕获的二氧化碳重新被稀释，得不到高纯的二氧化碳加以封存或利用。

针对上述相关技术中的二氧化碳吸附剂在二氧化碳气体吸附应用中的局限性，本发明实施例提供一种原料来源广泛、制备过程简单、生产成本低廉、吸附性能良好且再生性能稳定的固态胺类二氧化碳吸附剂及制备方法，以克服在二氧化碳气氛下固态胺类的二氧化碳吸附剂再生性能差的问题。

本发明实施例的二氧化碳吸附剂括基体以及负载在基体上的活性物质，其中，基体为纳米氧化铝粉末，活性物质为胺类物质。

该二氧化碳吸附剂的制备方法包括以下步骤：

浸渍：将纳米氧化铝粉末加入到胺类物质的溶液中，搅拌混合、浸渍，在室温下蒸发4小时-6小时，得到蒸发后的固体；

干燥：对蒸发后的固体在55℃-65℃下干燥4小时-6小时，得到二氧化碳吸附剂。

其中，浸渍步骤在室温下蒸发4小时-6小时包括该时间范围内的任一点值，例如室温下蒸发4小时、4.5小时、5小时、5.5小时或6小时。干燥步骤中，在55℃-65℃干燥包括该温度范围内的任一点值，例如干燥温度为55℃、56℃、58℃、60℃、62℃或65℃。干燥步骤中，干燥4小时-6小时包括该时间范围内的任一点值，例如干燥4小时、4.5小时、5小时、5.5小时或6小时。

优选地，在浸渍的步骤中，在室温下蒸发5小时，得到蒸发后的固体；在干燥的步骤中，将蒸发后的固体置于真空条件下在60℃下干燥5小时，得到二氧化碳吸附剂。

进一步地，胺类物质在二氧化碳吸附剂中的负载量为10％-70％。

其中，胺类物质在二氧化碳吸附剂中的负载量是指，胺类物质在二氧化碳吸附剂中的质量百分比为10％-70％，该负载量包括上述数值范围内的任一点值，例如胺类物质在二氧化碳吸附剂中的负载量为10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。

进一步地，胺类物质包括聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺中的一种或几种。可以理解的是，由于上述几种胺类物质中具有氨基碱性中心，因此能够提到对二氧化碳的吸附活性。更具体是，由于本申请实施例的纳米氧化铝具有丰富的孔道结构，能够对上述几种吸附活性强的胺类物质实现较高的负载量，进而实现上述几种胺类物质对于二氧化碳的良好吸附。

进一步地，制备方法还包括在浸渍的步骤之前，合成纳米氧化铝粉末；合成纳米氧化铝粉末的方法包括以下步骤：

反应：向铝酸钠溶液中通入二氧化碳进行反应，至反应体系的ph为9.8-10.3时，停止反应；对停止反应的反应体系进行过滤得到沉淀物，对沉淀物进行干燥，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：对纳米氧化铝前驱物进行焙烧、冷却、研磨，得到纳米氧化铝粉末。

其中，在反应步骤中，至反应体系的ph为9.8-10.3时停止反应，该ph包括上述数值范围内的任一点值，例如至反应体系的ph为9.8、9.9、10、10.1、10.2或10.3时停止反应。

进一步地，在合成纳米氧化铝粉末的方法中，反应的步骤为：在室温下，向质量浓度为1％-6％的铝酸钠溶液中，持续通入浓度为15vol.％-40vol.％、流量为每升铝酸钠溶液400ml/min-2000ml/min的二氧化碳进行反应。

其中，铝酸钠溶液中铝酸钠的质量浓度为1％-6％包括该浓度范围内的任一点值，例如铝酸钠溶液中铝酸钠的质量浓度为1％、2％、4％或6％。通入二氧化碳的浓度为15vol.％-40vol.％包括该浓度范围内的任一点值，例如通入二氧化碳的浓度为15vol.％、20vol.％、30vol.％或40vol.％。通入二氧化碳的流量为每升铝酸钠溶液400ml/min-2000ml/min包括该流量范围内的任一点值，例如通入二氧化碳的流量为每升铝酸钠溶液400ml/min、500ml/min、800ml/min、1000ml/min、1500ml/min或2000ml/min。

进一步地，在合成纳米氧化铝粉末的方法中，焙烧的步骤为：对纳米氧化铝前驱物在400℃-500℃下焙烧3小时-5小时。

其中，焙烧温度为400℃-500℃包括该温度范围内的任一点值，例如焙烧温度为400℃、420℃、450℃或500℃。焙烧时间3小时-5小时包括该时间范围内的任一点值，例如焙烧时间为3小时、4小时、4.5小时或5小时。

进一步地，制备方法还包括在浸渍的步骤之前，配制胺类物质的溶液；配制胺类物质溶液的步骤为：将胺类物质与有机溶剂进行混合、搅拌，得到胺类物质的溶液，其中，胺类物质与有机溶剂的质量比为1:10-1:250。

其中，胺类物质与有机溶剂的质量比为1:10-1:250包括该数值范围内的任一点智力，例如胺类物质与有机溶剂的质量比为1:10、1:20、1:50、1:70、1:100、1:150、1:200或1:250。

可选地，在配制胺类物质溶液的步骤中，有机溶剂包括甲醇、乙醇或丙酮中的一种或几种的混合溶剂。

本发明实施例还提供一种上述二氧化碳吸附剂的使用方法，使用方法包括以下步骤：

吸附二氧化碳：二氧化碳吸附剂用于在30℃-110℃的条件下、15vol.％-100vol.％的二氧化碳气流中吸附二氧化碳，二氧化碳吸附剂对二氧化碳的吸附量大于或者等于140mg/g。

进一步地，使用方法还包括在吸附二氧化碳的步骤后，对二氧化碳吸附剂进行再生；再生的步骤为：在120℃-165℃的条件下、二氧化碳的气流中，对二氧化碳吸附剂进行加热再生。

以下通过具体实施例对本发明实施例进行更详细说明。

实施例1

本实施例提供一种二氧化碳吸附剂，包括基体以及负载在基体上的活性物质，基体为纳米氧化铝粉末，活性物质为胺类物质，具体是聚乙烯亚胺。该二氧化碳吸附剂的制备方法包括以下步骤：

合成纳米氧化铝粉末

反应：将2％质量浓度的铝酸钠溶液置于反应釜中，持续通入浓度为15vol.％、流量为每升铝酸钠溶液400ml/min的二氧化碳，在25℃下充分反应3.5小时，至反应体系的ph下降至9.8以下停止反应；对停止反应的反应体系进行洗涤、过滤得到沉淀物，对沉淀物在105℃烘箱中干燥8h，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：将烘干后的纳米氧化铝前驱物置于400℃的马弗炉中焙烧4小时，取出冷却，研磨成粉末，得到纳米氧化铝粉末作为基体。如图1所示，为本实施例的纳米氧化铝的扫描电镜图。可以看到，合成的纳米氧化铝呈现出团簇状形貌，表面具有丰富的孔隙结构，这非常有利于聚乙烯亚胺的负载，从而制备出高性能的二氧化碳吸附剂。

配制胺类物质的溶液

将1.65g聚乙烯亚胺加入到30ml甲醇溶液中，搅拌溶解，使得聚乙烯亚胺均匀分散，得到聚乙烯亚胺的溶液。

制备二氧化碳吸附剂

取1g上述制备好的纳米氧化铝粉末加入到上述配制好的聚乙烯亚胺的溶液中，在室温下搅拌蒸发5h，然后将蒸发后的固体置于真空干燥箱中于60℃下干燥5h，得到纳米氧化铝基固态胺类的二氧化碳吸附剂，该二氧化碳吸附剂中聚乙烯亚胺的负载量为55％。

本实施例还提供一种上述二氧化碳吸附剂的使用方法，包括以下步骤：

吸附二氧化碳：将20mg上述二氧化碳吸附剂置于热分析仪中的坩埚中，二氧化碳吸附剂先在纯氩气、120℃条件下脱气30min,然后降温到90℃，通入浓度为40vol.％、流量为50ml/min的二氧化碳气体进行二氧化碳的吸附，吸附过程为60min。

对二氧化碳吸附剂进行再生：在165℃的条件下、100vol.％浓度的二氧化碳气流中，对二氧化碳吸附剂进行加热再生。

然后循环进行上述吸附二氧化碳、对二氧化碳吸附剂进行再生的过程(即对二氧化碳吸附剂进行循环吸附-再生实验)，单次吸附过程中的二氧化碳吸附时间为30min，二氧化碳吸附及再生时间为15min。

实施例2

本实施例提供一种二氧化碳吸附剂，包括基体以及负载在基体上的活性物质，基体为纳米氧化铝粉末，活性物质为胺类物质，具体是聚乙烯亚胺。该二氧化碳吸附剂的制备方法包括以下步骤：

合成纳米氧化铝粉末

反应：将2％质量浓度的铝酸钠溶液置于反应釜中，持续通入浓度为15vol.％、流量为每升铝酸钠溶液400ml/min的二氧化碳，在25℃下充分反应3.5小时，至反应体系的ph下降至9.8以下停止反应；对停止反应的反应体系进行洗涤、过滤得到沉淀物，对沉淀物在105℃烘箱中干燥8h，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：将烘干后的纳米氧化铝前驱物置于400℃的马弗炉中焙烧4小时，取出冷却，研磨成粉末，得到纳米氧化铝粉末作为基体。

配制胺类物质的溶液

将0.12g聚乙烯亚胺加入到30ml甲醇溶液中，搅拌溶解，使得聚乙烯亚胺均匀分散，得到聚乙烯亚胺的溶液。

制备二氧化碳吸附剂

取1g上述制备好的纳米氧化铝粉末加入到上述配制好的聚乙烯亚胺的溶液中，在室温下搅拌蒸发5h，然后将蒸发后的固体置于真空干燥箱中于60℃下干燥5h，得到纳米氧化铝基固态胺类的二氧化碳吸附剂，该二氧化碳吸附剂中聚乙烯亚胺的负载量为10％。

本实施例还提供一种上述二氧化碳吸附剂的使用方法，包括以下步骤：

吸附二氧化碳：将20mg上述二氧化碳吸附剂置于热分析仪中的坩埚中，二氧化碳吸附剂先在纯氩气、120℃条件下脱气30min,然后降温到30℃，通入浓度为15vol.％、流量为50ml/min的二氧化碳气体进行二氧化碳的吸附，吸附过程为60min。

对二氧化碳吸附剂进行再生：在120℃的条件下、100vol.％浓度的二氧化碳气流中，对二氧化碳吸附剂进行加热再生。

然后循环进行上述吸附二氧化碳、对二氧化碳吸附剂进行再生的过程(即对二氧化碳吸附剂进行循环吸附-再生实验)，单次吸附过程中的二氧化碳吸附时间为30min，二氧化碳吸附及再生时间为15min。

实施例3

本实施例提供一种二氧化碳吸附剂，包括基体以及负载在基体上的活性物质，基体为纳米氧化铝粉末，活性物质为胺类物质，具体是聚乙烯亚胺。该二氧化碳吸附剂的制备方法包括以下步骤：

合成纳米氧化铝粉末

反应：将2％质量浓度的铝酸钠溶液置于反应釜中，持续通入浓度为40vol.％、流量为每升铝酸钠溶液2000ml/min的二氧化碳，在25℃下充分反应3.5小时，至反应体系的ph下降至9.8以下停止反应；对停止反应的反应体系进行洗涤、过滤得到沉淀物，对沉淀物在105℃烘箱中干燥8h，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：将烘干后的纳米氧化铝前驱物置于550℃的马弗炉中焙烧4小时，取出冷却，研磨成粉末，得到纳米氧化铝粉末作为基体。

配制胺类物质的溶液

将0.60g聚乙烯亚胺加入到30ml甲醇溶液中，搅拌溶解，使得聚乙烯亚胺均匀分散，得到聚乙烯亚胺的溶液。

制备二氧化碳吸附剂

取1g上述制备好的纳米氧化铝粉末加入到上述配制好的聚乙烯亚胺的溶液中，在室温下搅拌蒸发5h，然后将蒸发后的固体置于真空干燥箱中于60℃下干燥5h，得到纳米氧化铝基固态胺类的二氧化碳吸附剂，该二氧化碳吸附剂中聚乙烯亚胺的负载量为30％。

本实施例还提供一种上述二氧化碳吸附剂的使用方法，包括以下步骤：

吸附二氧化碳：将20mg上述二氧化碳吸附剂置于热分析仪中的坩埚中，二氧化碳吸附剂先在纯氩气、120℃条件下脱气30min,然后降温到90℃，通入浓度为40vol.％、流量为50ml/min的二氧化碳气体进行二氧化碳的吸附，吸附过程为60min。

对二氧化碳吸附剂进行再生：在165℃的条件下、100vol.％浓度的二氧化碳气流中，对二氧化碳吸附剂进行加热再生。

然后循环进行上述吸附二氧化碳、对二氧化碳吸附剂进行再生的过程(即对二氧化碳吸附剂进行循环吸附-再生实验)，单次吸附过程中的二氧化碳吸附时间为30min，二氧化碳吸附及再生时间为15min。

实施例4

本实施例提供一种二氧化碳吸附剂，包括基体以及负载在基体上的活性物质，基体为纳米氧化铝粉末，活性物质为胺类物质，具体是聚乙烯亚胺。该二氧化碳吸附剂的制备方法包括以下步骤：

合成纳米氧化铝粉末

反应：将1％质量浓度的铝酸钠溶液置于反应釜中，持续通入浓度为40vol.％、流量为每升铝酸钠溶液400ml/min的二氧化碳，在25℃下充分反应2小时，至反应体系的ph下降至9.8以下停止反应；对停止反应的反应体系进行洗涤、过滤得到沉淀物，对沉淀物在105℃烘箱中干燥8h，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：将烘干后的纳米氧化铝前驱物置于400℃的马弗炉中焙烧4小时，取出冷却，研磨成粉末，得到纳米氧化铝粉末作为基体。

配制胺类物质的溶液

将0.91g聚乙烯亚胺加入到30ml甲醇溶液中，搅拌溶解，使得聚乙烯亚胺均匀分散，得到聚乙烯亚胺的溶液。

制备二氧化碳吸附剂

取1g上述制备好的纳米氧化铝粉末加入到上述配制好的聚乙烯亚胺的溶液中，在室温下搅拌蒸发5h，然后将蒸发后的固体置于真空干燥箱中于60℃下干燥5h，得到纳米氧化铝基固态胺类的二氧化碳吸附剂，该二氧化碳吸附剂中聚乙烯亚胺的负载量为40％。

本实施例还提供一种上述二氧化碳吸附剂的使用方法，包括以下步骤：

吸附二氧化碳：将20mg上述二氧化碳吸附剂置于热分析仪中的坩埚中，二氧化碳吸附剂先在纯氩气、120℃条件下脱气30min,然后降温到90℃，通入浓度为100vol.％、流量为50ml/min的二氧化碳气体进行二氧化碳的吸附，吸附过程为60min。

对二氧化碳吸附剂进行再生：在165℃的条件下、100vol.％浓度的二氧化碳气流中，对二氧化碳吸附剂进行加热再生。

然后循环进行上述吸附二氧化碳、对二氧化碳吸附剂进行再生的过程(即对二氧化碳吸附剂进行循环吸附-再生实验)，单次吸附过程中的二氧化碳吸附时间为30min，二氧化碳吸附及再生时间为15min。

实施例5

本实施例提供一种二氧化碳吸附剂，包括基体以及负载在基体上的活性物质，基体为纳米氧化铝粉末，活性物质为胺类物质，具体是聚乙烯亚胺。该二氧化碳吸附剂的制备方法包括以下步骤：

合成纳米氧化铝粉末

反应：将6％质量浓度的铝酸钠溶液置于反应釜中，持续通入浓度为40vol.％、流量为每升铝酸钠溶液400ml/min的二氧化碳，在25℃下充分反应7小时，至反应体系的ph下降至10.3以下停止反应；对停止反应的反应体系进行洗涤、过滤得到沉淀物，对沉淀物在105℃烘箱中干燥8h，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：将烘干后的纳米氧化铝前驱物置于400℃的马弗炉中焙烧4小时，取出冷却，研磨成粉末，得到纳米氧化铝粉末作为基体。

配制胺类物质的溶液

将1.3g聚乙烯亚胺加入到30ml甲醇溶液中，搅拌溶解，使得聚乙烯亚胺均匀分散，得到聚乙烯亚胺的溶液。

制备二氧化碳吸附剂

取1g上述制备好的纳米氧化铝粉末加入到上述配制好的聚乙烯亚胺的溶液中，在室温下搅拌蒸发5h，然后将蒸发后的固体置于真空干燥箱中于60℃下干燥5h，得到纳米氧化铝基固态胺类的二氧化碳吸附剂，该二氧化碳吸附剂中聚乙烯亚胺的负载量为50％。

本实施例还提供一种上述二氧化碳吸附剂的使用方法，包括以下步骤：

吸附二氧化碳：将20mg上述二氧化碳吸附剂置于热分析仪中的坩埚中，二氧化碳吸附剂先在纯氩气、120℃条件下脱气30min,然后降温到110℃，通入浓度为40vol.％、流量为50ml/min的二氧化碳气体进行二氧化碳的吸附，吸附过程为60min。

对二氧化碳吸附剂进行再生：在165℃的条件下、100vol.％浓度的二氧化碳气流中，对二氧化碳吸附剂进行加热再生。

然后循环进行上述吸附二氧化碳、对二氧化碳吸附剂进行再生的过程(即对二氧化碳吸附剂进行循环吸附-再生实验)，单次吸附过程中的二氧化碳吸附时间为30min，二氧化碳吸附及再生时间为15min。

实施例6

本实施例提供一种二氧化碳吸附剂，包括基体以及负载在基体上的活性物质，基体为纳米氧化铝粉末，活性物质为胺类物质，具体是聚乙烯亚胺。该二氧化碳吸附剂的制备方法包括以下步骤：

合成纳米氧化铝粉末

反应：将6％质量浓度的铝酸钠溶液置于反应釜中，持续通入浓度为40vol.％、流量为每升铝酸钠溶液2000ml/min的二氧化碳，在25℃下充分反应7小时，至反应体系的ph下降至10.3以下停止反应；对停止反应的反应体系进行洗涤、过滤得到沉淀物，对沉淀物在105℃烘箱中干燥8h，得到纳米氧化铝前驱物；

焙烧：将烘干后的纳米氧化铝前驱物置于550℃的马弗炉中焙烧4小时，取出冷却，研磨成粉末，得到纳米氧化铝粉末作为基体。

配制胺类物质的溶液

将2.8g聚乙烯亚胺加入到30ml甲醇溶液中，搅拌溶解，使得聚乙烯亚胺均匀分散，得到聚乙烯亚胺的溶液。

制备二氧化碳吸附剂

取1g上述制备好的纳米氧化铝粉末加入到上述配制好的聚乙烯亚胺的溶液中，在室温下搅拌蒸发5h，然后将蒸发后的固体置于真空干燥箱中于60℃下干燥5h，得到纳米氧化铝基固态胺类的二氧化碳吸附剂，该二氧化碳吸附剂中聚乙烯亚胺的负载量为70％。

本实施例还提供一种上述二氧化碳吸附剂的使用方法，包括以下步骤：

吸附二氧化碳：将20mg上述二氧化碳吸附剂置于热分析仪中的坩埚中，二氧化碳吸附剂先在纯氩气、120℃条件下脱气30min,然后降温到90℃，通入浓度为40vol.％、流量为50ml/min的二氧化碳气体进行二氧化碳的吸附，吸附过程为60min。

对二氧化碳吸附剂进行再生：在165℃的条件下、100vol.％浓度的二氧化碳气流中，对二氧化碳吸附剂进行加热再生。

然后循环进行上述吸附二氧化碳、对二氧化碳吸附剂进行再生的过程(即对二氧化碳吸附剂进行循环吸附-再生实验)，单次吸附过程中的二氧化碳吸附时间为30min，二氧化碳吸附及再生时间为15min。

在上述各实施例中，纳米氧化铝基固态胺类的二氧化碳吸附剂对二氧化碳的吸附能力以及循环稳定性如下表1所示。实验测试的结果表明，本发明实施例的二氧化碳吸附剂具有较好的二氧化碳吸附能力和循环再生稳定性，尤其是实施例1条件下制备的二氧化碳吸附剂，其饱和二氧化碳吸附量最高可达140mg/g以上，不仅如此，结合图2所示，其循环再生性能优异，50次循环后其吸附量仅衰减不到20％。由此可见，本发明制备方法制备简单，不用添加模板剂、表面活性剂等试剂，经济环保，性能稳定，对尿素链的形成具有很强的抵抗能力，可广泛应用二氧化碳气体的捕获过程。

表1实施例1至6中二氧化碳吸附剂的二氧化碳吸附能力对比

以上对本发明实施例公开的一种二氧化碳吸附剂及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。