一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法

本发明涉及材料合成，具体涉及一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法,用于制备高温下用于co2吸收的正硅酸锂材料。

背景技术：

1、近年来，正硅酸锂(li4sio4)因其在高温下作为co2吸附剂的优越性能而备受关注，其应用能够避免co2吸附前的降温处理，有效减少碳捕获过程中的能量损失，从而实现能源节约和成本降低。尤其是li4sio4材料具有高吸附量、广泛的温度适应窗口、卓越的吸附选择性、优异的循环性能以及在高温环境下稳定的物理化学性质，为碳捕获领域带来了可观的商业应用前景。

2、传统硅酸锂的合成通常使用成本较高的二氧化硅(sio2)和碳酸锂(li2co3)作为原料通过高温固相法制备吸附剂，硅源成本是一个重要考虑因素。在此背景下，煤矸石作为煤炭生产和加工过程中的固体废弃物，含有丰富的硅资源。当前我国煤矸石堆积量巨大，占用大量土地，同时对大气和水体造成污染。充分开发利用煤矸石不仅有助于减少环境污染，还能提高其经济价值，实现了环境保护和经济效益的双重目标。同时，对于煤矸石的高值化利用以及co2捕获技术的发展具有积极的促进作用。目前尚未见到有文献报道采用煤矸石提取的白炭黑作为硅源，并结合不同的锂源来制备高温co2吸收材料正硅酸锂。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法，其能够减少环境污染，还能提高其经济价值，实现了环境保护和经济效益的双重目标。同时，对于煤矸石的高值化利用以及co2捕获技术的发展具有积极的促进作用。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法，包括以下步骤：

4、s1、选取煤研石并对其进行破碎研磨至200目，然后进行烧活化，温度为500-900℃，时间为1-3小时；

5、s2、将活化后的煤研石浸泡在温度为60℃的盐酸溶液中，溶液浓度为5mol/l，浸泡时间为2-5小时；

6、s3、经过酸浸后，样品进行抽滤、水洗，并在100℃的烘箱中烘干，得到白炭黑作为硅源前驱体；

7、s4、将预处理后的煤研石与氢氧化锂、碳酸锂按摩尔比混合，nsi:nli＝1:4～1:4.4，并进行至少1小时的充分研磨，所得原料经烘干后，进行煅烧得到硅酸锂粉末。

8、优选地，步骤s4中，白炭黑与氢氧化锂、碳酸锂研磨后所形成的固体混合物，选煅烧条件为温度700-900℃，时间3-8小时。

9、优选地，步骤s4中，煅烧前的原料中所使用的溶剂为乙醇或者丙酮。

10、煤矸石是煤炭开采和洗煤过程中产生的固体废弃物，其主要成分为sio2和al2o3，其中sio2含量为52-65wt％，al2o3含量为16-36wt％。其主要杂质包括fe2o3、cao、mgo、k2o和na2o等金属氧化物以及含碳有机质。

11、烧活化及酸浸的目的在于除去煤研石中的al2o3和其他杂质，提高sio2的含量。这种方法具有降低制备成本、有效利用固体废弃物、提高正硅酸锂吸附性能的优势。

12、本发明原料包括固体废弃物煤矸石中提取的白炭黑、氢氧化锂和碳酸锂。方法首先通过对煤矸石进行适当处理与激活，提取以白炭黑为主的硅源，以解决传统合成方法中硅源成本较高的问题，从而实现了制备成本的有效降低。

13、本发明的独特之处在于采用了从煤矸石中提取的白炭黑作为硅源，不仅有助于减少固体废弃物的产生，而且在经济层面实现了资源的有效利用。

14、所得的正硅酸锂材料表现出对co2的良好吸收效果，具有较高的吸附性能。因此，本发明提供的制备方法不仅具有降低成本的优势，还在提高吸附效果方面表现出显著的优越性，为高温co2吸附材料的生产提供了重要的实际应用价值。

15、本发明的有益效果在于：

16、1、降低生产成本与废弃物处理成本：本发明以固体废弃物煤矸石为主要原料，成功合成正硅酸锂，显著降低了正硅酸材料的生产成本。同时，利用煤矸石这一废弃物资源，减少了煤研石对环境的污染，降低了治理环境的成本。这为煤研石资源化利用提供了一种更为有效且附加值更高的途径。

17、2、高效能源利用：采用本发明方法合成的正硅酸具有高温直接吸收co2的特性，可用于吸收电厂等排放的高温气体。这不仅节约了能源，还实现了对co2的高效吸收，为减缓气候变化、实现低碳经济做出了重要贡献。同时，吸收的co2还可再次利用，实现资源的循环利用。

技术特征：

1.一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，步骤s4中，白炭黑与氢氧化锂、碳酸锂研磨后所形成的固体混合物，选煅烧条件为温度700-900℃，时间3-8小时。

3.如权利要求1所述的一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，步骤s4中，煅烧前的原料中所使用的溶剂为乙醇或者丙酮。

技术总结
本发明公开了一种白炭黑固相法制备正硅酸锂二氧化碳吸附剂的方法，原料包括固体废弃物煤矸石中提取的白炭黑、氢氧化锂和碳酸锂。首先通过对煤矸石进行适当处理与激活，提取以白炭黑为主的硅源，以解决传统合成方法中硅源成本较高的问题，从而实现了制备成本的有效降低。采用从煤矸石中提取的白炭黑作为硅源，不仅有助于减少固体废弃物的产生，而且在经济层面实现了资源的有效利用。所得的正硅酸锂材料表现出对CO<subgt;2</subgt;的良好吸收效果，具有较高的吸附性能。因此，本发明提供的制备方法不仅具有降低成本的优势，还在提高吸附效果方面表现出显著的优越性，为高温CO<subgt;2</subgt;吸附材料的生产提供了重要的实际应用价值。

技术研发人员：高源,李百宜,王斌斌,陈虹,张兴闯,黄婷婷
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29