類水滑石/碳基復合材料的制備及其中溫吸附CO 2 性能研究
發(fā)布時間：2021-10-15 09:11
C02減排成為國際共同關注的問題,然而無論是轉化還是封存,C02捕獲都是其必要前提。類水滑石（LDHs）衍生金屬混合氧化物（LDO）因具有高比表面積和豐富的表面堿位被認為是適用于吸附增強型水-氣轉化反應的中溫吸附CO2材料之一,已成為該領域的研究熱點。然而LDO作為吸附CO2材料仍存在吸附量相對較低,機械性能較差（容易漿化）等問題�；诖�,本文構建了類水滑石／碳材料（氧化石墨烯／碳納米管）復合材料,并對其合成條件、吸附C02性能、吸附條件、熱穩(wěn)定性、循環(huán)使用性能、和吸附機理等做了系統(tǒng)深入研究。為了制備LDH復合材料,本文首先系統(tǒng)研究了LDH二維納米單層的制備方法,采用層層剝離的方法制備了四種類水滑石納米單層（LDH-NS）,在對LDH-NS表征過程中,開發(fā)了一種簡單,方便,可靠的證明LDH是否在甲酰胺中被剝離的方法一凝膠XRD法。另外還證明了LDH剝離液的濁度與被剝離程度沒有必然的聯(lián)系。采用靜電自組裝法合成了四種類水滑石/氧化石墨烯（LDH-NS/GO）復合材料。通過測定四種復合材料的吸附CO2性能,確定了每種復合材料的最佳合成條件,結果表明,當Mg3Al-NO3 LDH-NS/GO ...
【文章來源】：北京林業(yè)大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：130 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１．類水滑石（ＬＤ陸佩結構示意圖（Ｗａｎｇ，?ｅｔａｌ．，２０１１）
對于吸附材料來講，降低顆粒的大小、提高其比表面積可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，進而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ顆粒大??小對吸附Ｃ〇２性能的影響（圖１－３）。當ＬＤＨｓ顆粒大于３０?ｎｍ時，其吸附性能??非常低，只有大約０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，當通過把ＬＤＨｓ負載在??載體上，降低其顆粒大小到２０ｎｍ時，其吸附性能大大增高。（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。??吸附性能提高了十到二十幾倍，效果非常明顯。Ｗａｎｇ等最近也發(fā)現(xiàn)ＬＤＨｓ的顆??粒的大小和形狀對其吸附性能影響較大。通過控制ＬＤＨｓ合成時的表面電位，??Ｗａｎｇ等首次合成出了大小只有２０?ｎｍ左右的小球形狀的ＬＤＨｓ顆粒。相較于普??通的＂花狀＂類水淆石，其吸附性能有了顯著提高（Ｗａｎｇ，ｅｔａｌ．，２０１３）。然而，對于??９??
＞＾ｉｏｎ?Ｉ高溫Ｃ〇２吸心材料是??ＣＯ?（ｇ）＋Ｈ２〇?（ｇ）＋ａ（ｈｏｉ．ｌ）ｅｎｔ?似一?ａｄｓｏｉ．ｂｅｉｉｔ－Ｃ〇２?（ｓ）＋Ｈ２?（ｇ）??圖１－２．吸附增強型水－氣轉換（ＳＥＷＧＳ）工藝及其工作原理。??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐｒｉ打ｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｅｎｈａ打ｃｅｄ?ｗａｔｅｒ?ｇａｓ?ｓｈｉｆｔ?（ＳＥＷＧＳ）．??然而，ＬＤＨｓ在吸附ＣＸ）２方面仍存在一些問題，例如，吸附量較低，化械性??能差等（容易漿化）。因此，學者們進行了進一步的研究，除了對ＬＤＨｓ的化學??組成進行調變之外，另外一個提高吸附Ｃ〇２性能的有效方法是改變ＬＤＨｓ的顆??粒大小。對于吸附材料來講，降低顆粒的大小、提高其比表面積可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，進而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ顆粒大??小對吸附Ｃ〇２性能的影響（圖１－３）。當ＬＤＨｓ顆粒大于３０?ｎｍ時，其吸附性能??非常低，只有大約０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，當通過把ＬＤＨｓ負載在??載體上
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Synthesis of layered double hydroxides/graphene oxide nanocomposite as a novel high-temperature CO2 adsorbent[J]. Junya Wang,Xueyi Mei,Liang Huang,Qianwen Zheng,Yaqian Qiao,Ketao Zang,Shengcheng Mao,Ruoyan Yang,Zhang Zhang,Yanshan Gao,Zhanhu Guo,Zhanggen Huang,Qiang Wang. Journal of Energy Chemistry. 2015(02)
[2]CO2捕集與利用技術研究進展[J]. 汪家銘. 石油化工技術與經(jīng)濟. 2012(06)
[3]氧化石墨:制備及去除陽離子染料的性能（英文）[J]. 王亞玲,高鵬,黃浪歡,吳曉婧,劉應亮. 無機化學學報. 2012(02)
[4]二氧化碳捕獲與封存技術[J]. 陳鋒,姚榮. 能源研究與信息. 2011(04)
[5]層狀雙金屬氫氧化物的剝離方法及其應用[J]. 聶宏騫,侯萬國. 物理化學學報. 2011(08)
[6]Mg-Al-Fe類水滑石及其焙燒產(chǎn)物對活性艷紅X-3B脫色性能研究[J]. 牛向楠,趙毅,朱洪濤. 水處理技術. 2010(10)
[7]CuZnAl三元水滑石及其焙燒產(chǎn)物對甲基橙的吸附[J]. 黃婧祎,王仁念,徐芳,王軍濤. 科協(xié)論壇(下半月). 2009(08)
[8]氧化石墨及其聚合物納米復合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 傅玲,鄒艷紅,劉洪波,何月德. 炭素技術. 2005(02)
[9]二氧化碳的生產(chǎn)及綜合利用[J]. 陳中明,李傳華,凌海,李穗凡. 精細化工中間體. 2001(05)
[10]超聲波對鱗片狀石墨的粉碎作用及結構影響[J]. 杜林虎,陳大明,潘偉,陳健. 硅酸鹽通報. 2000(04)
博士論文
[1]類水滑石/碳納米管復合材料的構建及其對雙酚A的催化降解研究[D]. 黎雯.華南理工大學 2015
[2]氧化石墨的表面功能化及其應用[D]. 馬慧玲.北京化工大學 2013
[3]碳基復合材料制備及其電化學電極研究[D]. 李文博.南京大學 2012
[4]IGCC電站二氧化碳捕集研究[D]. 遲金玲.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2011
[5]LDHs基納米復合材料的制備及其電容性能研究[D]. 李紅娟.陜西師范大學 2010
[6]農(nóng)藥-LDHs納米雜化物/農(nóng)藥微乳液復合體系研究[D]. 倪鵬.山東大學 2008
碩士論文
[1]水滑石類層狀化合物的制備、微分析及應用研究[D]. 李旭.河北大學 2015
[2]碳納米管及其復合納米材料的制備及在電分析化學檢測中的應用[D]. 湯婉鑫.上海師范大學 2015
[3]氧化石墨烯復合材料的制備及其對水泥基材料和聚氨酯涂飾劑的增強增韌作用[D]. 丁懷東.陜西科技大學 2015
[4]碳納米管復合材料的制備及其催化氨硼烷水解的機理研究[D]. 趙冠旗.蘇州大學 2015
[5]類水滑石的合成及應用研究[D]. 喻芬.湖北工業(yè)大學 2013
[6]納米Li2ZrO3和Li4SiO4二氧化碳吸收材料制備及表征[D]. 唐曉丹.浙江師范大學 2012
[7]氧化石墨插層復合材料的制備、表征及性能研究[D]. 夏娟.安徽工程大學 2011
[8]氧化石墨烯及其復合材料的制備和性能研究[D]. 韓嘯.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[9]基于多孔介質的CO2吸脫附特性的實驗研究[D]. 胡林.重慶大學 2009
本文編號：3437798
【文章來源】：北京林業(yè)大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：130 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１．類水滑石（ＬＤ陸佩結構示意圖（Ｗａｎｇ，?ｅｔａｌ．，２０１１）
對于吸附材料來講，降低顆粒的大小、提高其比表面積可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，進而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ顆粒大??小對吸附Ｃ〇２性能的影響（圖１－３）。當ＬＤＨｓ顆粒大于３０?ｎｍ時，其吸附性能??非常低，只有大約０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，當通過把ＬＤＨｓ負載在??載體上，降低其顆粒大小到２０ｎｍ時，其吸附性能大大增高。（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。??吸附性能提高了十到二十幾倍，效果非常明顯。Ｗａｎｇ等最近也發(fā)現(xiàn)ＬＤＨｓ的顆??粒的大小和形狀對其吸附性能影響較大。通過控制ＬＤＨｓ合成時的表面電位，??Ｗａｎｇ等首次合成出了大小只有２０?ｎｍ左右的小球形狀的ＬＤＨｓ顆粒。相較于普??通的＂花狀＂類水淆石，其吸附性能有了顯著提高（Ｗａｎｇ，ｅｔａｌ．，２０１３）。然而，對于??９??
＞＾ｉｏｎ?Ｉ高溫Ｃ〇２吸心材料是??ＣＯ?（ｇ）＋Ｈ２〇?（ｇ）＋ａ（ｈｏｉ．ｌ）ｅｎｔ?似一?ａｄｓｏｉ．ｂｅｉｉｔ－Ｃ〇２?（ｓ）＋Ｈ２?（ｇ）??圖１－２．吸附增強型水－氣轉換（ＳＥＷＧＳ）工藝及其工作原理。??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐｒｉ打ｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｅｎｈａ打ｃｅｄ?ｗａｔｅｒ?ｇａｓ?ｓｈｉｆｔ?（ＳＥＷＧＳ）．??然而，ＬＤＨｓ在吸附ＣＸ）２方面仍存在一些問題，例如，吸附量較低，化械性??能差等（容易漿化）。因此，學者們進行了進一步的研究，除了對ＬＤＨｓ的化學??組成進行調變之外，另外一個提高吸附Ｃ〇２性能的有效方法是改變ＬＤＨｓ的顆??粒大小。對于吸附材料來講，降低顆粒的大小、提高其比表面積可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，進而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ顆粒大??小對吸附Ｃ〇２性能的影響（圖１－３）。當ＬＤＨｓ顆粒大于３０?ｎｍ時，其吸附性能??非常低，只有大約０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，當通過把ＬＤＨｓ負載在??載體上
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Synthesis of layered double hydroxides/graphene oxide nanocomposite as a novel high-temperature CO2 adsorbent[J]. Junya Wang,Xueyi Mei,Liang Huang,Qianwen Zheng,Yaqian Qiao,Ketao Zang,Shengcheng Mao,Ruoyan Yang,Zhang Zhang,Yanshan Gao,Zhanhu Guo,Zhanggen Huang,Qiang Wang. Journal of Energy Chemistry. 2015(02)
[2]CO2捕集與利用技術研究進展[J]. 汪家銘. 石油化工技術與經(jīng)濟. 2012(06)
[3]氧化石墨:制備及去除陽離子染料的性能（英文）[J]. 王亞玲,高鵬,黃浪歡,吳曉婧,劉應亮. 無機化學學報. 2012(02)
[4]二氧化碳捕獲與封存技術[J]. 陳鋒,姚榮. 能源研究與信息. 2011(04)
[5]層狀雙金屬氫氧化物的剝離方法及其應用[J]. 聶宏騫,侯萬國. 物理化學學報. 2011(08)
[6]Mg-Al-Fe類水滑石及其焙燒產(chǎn)物對活性艷紅X-3B脫色性能研究[J]. 牛向楠,趙毅,朱洪濤. 水處理技術. 2010(10)
[7]CuZnAl三元水滑石及其焙燒產(chǎn)物對甲基橙的吸附[J]. 黃婧祎,王仁念,徐芳,王軍濤. 科協(xié)論壇(下半月). 2009(08)
[8]氧化石墨及其聚合物納米復合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 傅玲,鄒艷紅,劉洪波,何月德. 炭素技術. 2005(02)
[9]二氧化碳的生產(chǎn)及綜合利用[J]. 陳中明,李傳華,凌海,李穗凡. 精細化工中間體. 2001(05)
[10]超聲波對鱗片狀石墨的粉碎作用及結構影響[J]. 杜林虎,陳大明,潘偉,陳健. 硅酸鹽通報. 2000(04)
博士論文
[1]類水滑石/碳納米管復合材料的構建及其對雙酚A的催化降解研究[D]. 黎雯.華南理工大學 2015
[2]氧化石墨的表面功能化及其應用[D]. 馬慧玲.北京化工大學 2013
[3]碳基復合材料制備及其電化學電極研究[D]. 李文博.南京大學 2012
[4]IGCC電站二氧化碳捕集研究[D]. 遲金玲.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2011
[5]LDHs基納米復合材料的制備及其電容性能研究[D]. 李紅娟.陜西師范大學 2010
[6]農(nóng)藥-LDHs納米雜化物/農(nóng)藥微乳液復合體系研究[D]. 倪鵬.山東大學 2008
碩士論文
[1]水滑石類層狀化合物的制備、微分析及應用研究[D]. 李旭.河北大學 2015
[2]碳納米管及其復合納米材料的制備及在電分析化學檢測中的應用[D]. 湯婉鑫.上海師范大學 2015
[3]氧化石墨烯復合材料的制備及其對水泥基材料和聚氨酯涂飾劑的增強增韌作用[D]. 丁懷東.陜西科技大學 2015
[4]碳納米管復合材料的制備及其催化氨硼烷水解的機理研究[D]. 趙冠旗.蘇州大學 2015
[5]類水滑石的合成及應用研究[D]. 喻芬.湖北工業(yè)大學 2013
[6]納米Li2ZrO3和Li4SiO4二氧化碳吸收材料制備及表征[D]. 唐曉丹.浙江師范大學 2012
[7]氧化石墨插層復合材料的制備、表征及性能研究[D]. 夏娟.安徽工程大學 2011
[8]氧化石墨烯及其復合材料的制備和性能研究[D]. 韓嘯.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[9]基于多孔介質的CO2吸脫附特性的實驗研究[D]. 胡林.重慶大學 2009
本文編號：3437798
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