一种Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种可在高温下直接吸附CO2的Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法。采用固相反应法，以石英砂和Li2CO3为反应原料，同时以Na2CO3为掺杂源，石英砂、碳酸锂、碳酸钠按照摩尔比（0.9～0.99）：2：（0.01～0.1）进行配料混合，通过高温烧结得到高吸附率的Na掺杂硅酸锂陶瓷材料；与现有技术相比，本发明所制备的Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的CO2吸附率高，能耗低，工艺重复性高，为工业化生产提供一定的研究基础。
【专利说明】一种Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种材料的制备方法，特别是高温下直接吸收CO2的Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法，主要针对石化燃料的尾气中高温CO2的处理。
【背景技术】
[0002]目前由于一些企业的能源仍然是以化石燃料为主要能源，其在燃烧过程中会产生大量的高温CO2，使环境中CO2含量极具增加，加大温室效应。对于常温下的CO2吸附，目前研究较多，而且其吸附率也较高，但这首先必须对尾气中的高温CO2进行降温处理，一方面增加了劳动人员、劳动时间，二加大了企业的资本投入，不利于企业的长远发展。为此寻找可在高温下直接吸收CO2的材料，成为目前节能减排，降低温室效应的一个大趋势。硅酸锂陶瓷材料可以在高温下直接吸收CO2，有可能成为高温吸附CO2的首选材料。
[0003]2000年左右，国外就有开始对娃酸锂进行研究的先例了，如日本的Nakagawa等当时成功的开发了吸附高温CO2的硅酸锂陶瓷材料，但其吸附率较低，不足7wt%，国内王银杰，其鲁等也在2005年左右对硅酸锂陶瓷材料吸附CO2的性能进行了研究，但其烧结一般是在900°C，能耗大，成本高，关键是其工艺重复性不稳定。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可在高温下直接吸收CO2的Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法，同时提高相同工艺制备的Na掺杂硅酸锂陶瓷材料吸附CO2的重复性，为实现工业化生产的可操作性奠定基础。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)选择石英砂、碳酸锂、碳酸钠作为反应物，石英砂、碳酸锂、碳酸钠按照摩尔比(0.9~0.99):2:(0.01~0.1)进行配料混合；(2)配料后倒入研钵中，进行2小时的均匀混料，然后放入球磨机中进行研磨；(3)研磨后的配料在高温炉中进行750°C烧结，升温速率为5°C /min，保温3h~8h ;(4)将烧结后的块状Na掺杂硅酸锂陶瓷材料研磨成粉状；(5)粉状Na掺杂硅酸锂陶瓷材料进行高温C02的吸附率检测，结果显示在360°C~750°C范围内对C02进行吸附反应，吸附率范围为17wt%~ 43wt%。
[0006]优选地，石英砂、碳酸锂、碳酸钠按照摩尔比0.98:2:0.02进行配料。
[0007]有益效果:
本发明所用原料石英砂和碳酸钠价格便宜，易得，同时烧结温度低，能耗少。石英砂中本身含有一定比例的K，Na、K的掺杂造成了硅酸锂陶瓷材料的晶体缺陷，晶体稳定性减弱，利于材料对二氧化碳的吸收，测试结果显示，吸附率大、重复性高；本发明使用综合热分析仪对样品的吸附C02性能进行检测，检测温度为360°C~900°C，同时在700°C时停留20min，以利于材料对C02的充分吸收，吸附率为17wt%~ 43wt%。本发明通过对原材料进行改善，一是降低了制备材料的成本；二是进行了 Na掺杂工艺的调整，降低了烧结温度；三是提高了工艺的可重复性，利于工业化生产的操作性。【具体实施方式】
[0008]实施例1
利用电子天平将石英砂、碳酸锂、碳酸钠三者按照摩尔比0.9:2:0.1的摩尔比进行配料，称取石英砂为54.072g, Li2CO3为73.89g，碳酸钠为10.6g，放入研钵中，进行混料，然后倒入球磨机中继续进行混料研磨，而后放入高温电阻炉中进行750 °C烧结，分别保温3h和8h，将烧结合成的块状硅酸锂陶瓷材料进行充分研磨成粉状，并在360°C~750°C范围内进行吸附C02的测试，检测其对C02的吸附能力，在达到吸收平衡时，其吸附率分别为17.38wt%，18.26wt%0
[0009]实施例2
利用电子天平将石英砂、碳酸锂、碳酸钠三者按照摩尔比0.99:2:0.01的摩尔比进行配料，分别称取石英砂为59.48g，Li2C03为73.898，碳酸钠为1.06g，其它同实施例1，最后检测其对C02的吸附能力，在达到吸收平衡时，其吸附率分别为25.40wt%, 28.35wt%。
[0010]实施例3
利用电子天平将石英砂、碳酸锂、碳酸钠三者按照摩尔比0.98:2:0.02的摩尔比进行配料，分别称取石英砂为58.88g, Li2CO3为73.89g,碳酸钠为2.32g,放入研钵中，进行混料，然后倒入球磨机中继续进行混料研磨，而后放入高温电阻炉中进行750 °C烧结，保温6h，将烧结合成的块状硅酸锂陶瓷材料进行充分研磨成粉状，并在360°C~750°C范围内进行吸附CO2的测试，检测其对CO2的吸附能力，在达到吸收平衡时，其吸附率为43wt%。
[0011]以上所述，仅是本发明·的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(I)选择石英砂、碳酸锂、碳酸钠作为反应物，石英砂、碳酸锂、碳酸钠按照摩尔比(0.9~0.99):2:(0.01~0.1)进行配料混合；(2)配料后倒入研钵中，进行2小时的均匀混料，然后放入球磨机中进行研磨；(3)研磨后的配料在高温炉中进行750°C烧结，升温速率为5°C /min，保温3h~8h ; (4)将烧结后的块状Na掺杂硅酸锂陶瓷材料 研磨成粉状；(5)粉状Na掺杂硅酸锂陶瓷材料进行高温C02的吸附率检测，结果显示在360°C~750°C范围内对C02进行吸附反应，吸附率范围为17wt%~43wt%。
2.根据权利要求1所述一种Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法，其特征是:石英砂、碳酸锂、碳酸钠按照摩尔比0.98:2:0.02进 行配料。
【文档编号】C04B35/16GK103570343SQ201310552064
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】彭寿, 王芸, 沈洪雪, 彭程 申请人:蚌埠玻璃工业设计研究院, 中国建材国际工程集团有限公司