本发明涉及一种吸附材料及其制备方法，更具体地说涉及一种氨的高温可逆吸附材料及其制备方法。
背景技术：
氨是自然界中还原态氮的主要存在形式，也是植物生长所必需氮元素的重要来源。通过多孔材料对氨进行选择性吸附是一种新型的分离提纯氨的方法，可以广泛地运用到农业化肥、环境保护以及电子产品等过程中。特别是在氯化铵分解的过程中能够起到选择性地吸附氨的作用。氯化铵作为化肥原料容易造成土壤板结并且影响农作物口感，因此需要将氯化铵加热分解并回收其中的氨。在高温条件下分离氨和氯化氢也是一项技术难题，因为二者都极易溶于水，并且一旦温度降低氨和氯化氢又会重新化合生成氯化铵。但是，现有材料在高温条件下对氨的吸附容量有限，活性炭、活性氧化铝、硅胶等材料以物理吸附为主，在高温条件下不具有对氨的吸附能力。碱金属卤化物虽然对氨具有较高的吸附选择性，但是受到颗粒比表面积的限制，实际吸附容量较低，并且碱金属卤化物在高温条件下容易相互聚结导致材料的再生性能下降。因此，亟需开发一种可以在高温条件下实现氨可逆吸附的新型材料。
传统氨合成的能耗约为41.6％，其中主要集中在合成后气体的分离阶段。一般采用深冷液化的分离方法，将反应器出口接近400℃的高温气体激冷冷却到氨的露点以下。未反应的高温气体，降温之后回流反应器，需要重新升温，产生极大的能量消耗，容易使装置出现冷热病的现象。本发明提出的高温可逆吸附材料无需降温冷凝即可实现氨合成后气体的分离，可以有效减少气体在温度转换过程中的能量损失。通过吸附的方法使反应平衡发生移动，可以提高氨合成转化率，进一步减少未反应气体的循环量，有利于实现氨合成过程中的高效能源转化，有利于实现氨合成过程的节能降耗。因此开发一种氨的高温可逆吸附材料及其制备方法不仅有利于促进我国氯碱工业的发展，也有利于联油、联醇以及与城市煤气等能源工业相结合，具有显著的社会效益与经济价值。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题与不足，针对目前缺乏氨的高温可逆吸附材料的现状，提供一种氨的高温可逆吸附材料，该材料能够实现高温条件下氨的可逆吸附并且该材料具有较好的再生能力。
本发明还提供该氨的高温可逆吸附材料的制备方法，制备方法简单可靠，成本较低。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明氨的高温可逆吸附材料的制备方法，其包括以下步聚为：
(1)选取表面活性剂作为胶束模版，使其溶解在去离子水中，并加入氨水溶液，搅拌均匀，保持50-70℃的温度30min～1hr，使表面活性剂自聚集形成胶束模版；
(2)选取硅源加入到上述胶束溶液中，在70-85℃的条件下密封搅拌1小时或以上时间，形成硅源包覆在胶束模版表面的沉积；
(3)洗涤、过滤、干燥，并在500-600℃下焙烧5-6小时去除模版剂得到mcm-41；
(4)称取溴化镁或溴化钙粉末，溶于无水乙醇中，加热到70-80℃并加入mcm-41充分搅拌，缓慢蒸干溶剂至获得固体粗品；
(5)固体粗品洗涤、过滤后，在110-150℃下干燥2-3小时，得mcm-41改性复合材料即氨的高温可逆吸附材料。
本发明氨的高温可逆吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案是所述的表面活性剂的分子量为320-360；再进一步的技术方案是所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。
本发明氨的高温可逆吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的硅源为正硅酸乙酯或甲基三乙氧基硅烷。
本发明氨的高温可逆吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的溴化镁或溴化钙在mcm-41改性复合材料中的负载量为15％～40％。
本发明氨的高温可逆吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的氨水溶液的质量分数为20-30％。
本发明制备的氨的高温可逆吸附材料，其比表面积为800～1000m2/g，具有2-3nm直径的均匀有序孔道结构，其中溴化镁或溴化钙的负载量为15％～40％。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明的氨的高温可逆吸附材料即mcm-41改性复合材料具有高度均匀有序的孔径结构，孔径分布集中在2-3nm左右，可以提供良好的气体扩散通道。
(2)本发明mcm-41改性复合材料的二氧化硅骨架结构提供了高温条件下良好的稳定性，可以承受300℃的高温保持结构不发生变化。
(3)负载15％～40％的溴化镁或溴化钙进行改性，其高温可逆吸附材料兼具化学吸附与物理吸附的特点，可以在0～300℃的范围内实现氨气的选择性吸附，并且通过压力变换容易实现材料的快速再生，本发明所述mcm-41改性复合材料能够实现高温条件下氨的可逆吸附并且该材料具有较好的再生能力。
具体实施方式
通过下述实施例，对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。
实施例1
(1)称取10gctab粉末，通过转子搅拌使其迅速溶解到40ml去离子水中，向溶液中加入40ml浓度为25％的氨水，并用500ml的去离子水进行稀释，在60℃下连续搅拌30min，在极性溶液中形成ctab胶束；
(2)称取50g的正硅酸乙酯(teos)滴加到上述溶液中，在80℃条件下密封搅拌1小时，使teos在氢键作用下在ctab表面沉积并交联；
(3)老化后的teos/ctab悬浮液，经过洗涤、过滤、干燥等步骤后，在550℃下煅烧6小时得到mcm-41；
(4)取3g溴化镁，溶于50ml无水乙醇中，加入7gmcm-41充分搅拌使其混合均匀，在80℃条件下缓慢蒸干乙醇溶剂，得到白色粉末；
(5)将步骤(4)白色粉末过滤、洗涤并在120℃下干燥2小时，即得所述mcm-41改性复合材料产品即氨的高温可逆吸附材料。
实施例2
(1)称取30gctab粉末，通过转子搅拌使其迅速溶解到120ml去离子水中，向溶液中加入120ml浓度为25％的氨水，并用1500ml的去离子水进行稀释，在60℃下连续搅拌60min，在极性溶液中形成ctab胶束；
(2)称取150g的正硅酸乙酯(teos)滴加到上述溶液中，在80℃条件下密封搅拌1小时，使teos在氢键作用下在ctab表面沉积并交联；
(3)老化后的teos/ctab悬浮液，经过洗涤、过滤、干燥等步骤后，在550℃下煅烧6小时得到mcm-41；
(4)取10g溴化镁，溶于150ml无水乙醇中，加入15gmcm-41充分搅拌使其混合均匀，在80℃条件下缓慢蒸干乙醇溶剂，得到白色粉末；
(5)将步骤(4)白色粉末过滤、洗涤并在120℃下干燥2小时，即得所述mcm-41改性复合材料产品即氨的高温可逆吸附材料。
实施例3
(1)按照实施例1(1)～(3)步骤制备mcm-41；
(4)称取3g溴化钙，溶于50ml无水乙醇中，加入7gmcm-41充分搅拌使其混合均匀，在80℃条件下缓慢蒸干乙醇溶剂，得到白色粉末；
(5)将步骤(4)白色粉末过滤、洗涤并在120℃下干燥2小时，即得所述mcm-41改性复合材料产品即氨的高温可逆吸附材料。
实施例4
(1)按照实施例1(1)～(3)步骤制备mcm-41；
(4)称取10g溴化钙，溶于50ml无水乙醇中，加入15gmcm-41充分搅拌使其混合均匀，在80℃条件下缓慢蒸干乙醇溶剂，得到白色粉末；
(5)将步骤(4)白色粉末过滤、洗涤并在120℃下干燥2小时，即得所述mcm-41改性复合材料产品即氨的高温可逆吸附材料。
本发明氨的高温可逆吸附材料其吸附容量测试如下：
通过固定床中吸附材料的动态穿透实验来评价材料的吸附容量。在总压0.4mpa的条件下进行吸附，氨气流量为10sccm，氮气流量为40sccm，实验前样品干燥处理1h，保持在200℃，用氮气吹扫至基线平稳，通入氨气，吸附饱和后计算其穿透时间并以此计算对氨气的吸附量。随后将吸附柱温度升到380℃、压力降到0.1mpa对材料进行氨气的脱附，如此重复进行上述实验测试吸附材料的稳定性。
根据实验测试结果，在200℃条件下：
实施例1所述吸附材料的氨容量为44.17mg/g；
实施例2所述吸附材料的氨容量为74.53mg/g；
实施例3所述吸附材料的氨容量为48.72mg/g；
实施例4所述吸附材料的氨容量为46.98mg/g；同时实施例4所述吸附材料经过多次吸附、脱附过程，氨容量没有明显变化，说明该材料具有良好的可再生能力。