类水滑石/碳基复合材料的制备及其中温吸附CO 2 性能研究
发布时间：2021-10-15 09:11
C02减排成为国际共同关注的问题,然而无论是转化还是封存,C02捕获都是其必要前提。类水滑石（LDHs）衍生金属混合氧化物（LDO）因具有高比表面积和丰富的表面碱位被认为是适用于吸附增强型水-气转化反应的中温吸附CO2材料之一,已成为该领域的研究热点。然而LDO作为吸附CO2材料仍存在吸附量相对较低,机械性能较差（容易浆化）等问题。基于此,本文构建了类水滑石／碳材料（氧化石墨烯／碳纳米管）复合材料,并对其合成条件、吸附C02性能、吸附条件、热稳定性、循环使用性能、和吸附机理等做了系统深入研究。为了制备LDH复合材料,本文首先系统研究了LDH二维纳米单层的制备方法,采用层层剥离的方法制备了四种类水滑石纳米单层（LDH-NS）,在对LDH-NS表征过程中,开发了一种简单,方便,可靠的证明LDH是否在甲酰胺中被剥离的方法一凝胶XRD法。另外还证明了LDH剥离液的浊度与被剥离程度没有必然的联系。采用静电自组装法合成了四种类水滑石/氧化石墨烯（LDH-NS/GO）复合材料。通过测定四种复合材料的吸附CO2性能,确定了每种复合材料的最佳合成条件,结果表明,当Mg3Al-NO3 LDH-NS/GO ...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．类水滑石（ＬＤ陆佩结构示意图（Ｗａｎｇ，?ｅｔａｌ．，２０１１）
对于吸附材料来讲，降低颗粒的大小、提高其比表面积可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，进而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ颗粒大??小对吸附Ｃ〇２性能的影响（图１－３）。当ＬＤＨｓ颗粒大于３０?ｎｍ时，其吸附性能??非常低，只有大约０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，当通过把ＬＤＨｓ负载在??载体上，降低其颗粒大小到２０ｎｍ时，其吸附性能大大增高。（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。??吸附性能提高了十到二十几倍，效果非常明显。Ｗａｎｇ等最近也发现ＬＤＨｓ的颗??粒的大小和形状对其吸附性能影响较大。通过控制ＬＤＨｓ合成时的表面电位，??Ｗａｎｇ等首次合成出了大小只有２０?ｎｍ左右的小球形状的ＬＤＨｓ颗粒。相较于普??通的＂花状＂类水淆石，其吸附性能有了显著提高（Ｗａｎｇ，ｅｔａｌ．，２０１３）。然而，对于??９??
＞＾ｉｏｎ?Ｉ高温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）??图１－２．吸附增强型水－气转换（ＳＥＷＧＳ）工艺及其工作原理。??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方面仍存在一些问题，例如，吸附量较低，化械性??能差等（容易浆化）。因此，学者们进行了进一步的研究，除了对ＬＤＨｓ的化学??组成进行调变之外，另外一个提高吸附Ｃ〇２性能的有效方法是改变ＬＤＨｓ的颗??粒大小。对于吸附材料来讲，降低颗粒的大小、提高其比表面积可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，进而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ颗粒大??小对吸附Ｃ〇２性能的影响（图１－３）。当ＬＤＨｓ颗粒大于３０?ｎｍ时，其吸附性能??非常低，只有大约０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，当通过把ＬＤＨｓ负载在??载体上
【参考文献】：
期刊论文
[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捕集与利用技术研究进展[J]. 汪家铭. 石油化工技术与经济. 2012(06)
[3]氧化石墨:制备及去除阳离子染料的性能（英文）[J]. 王亚玲,高鹏,黄浪欢,吴晓婧,刘应亮. 无机化学学报. 2012(02)
[4]二氧化碳捕获与封存技术[J]. 陈锋,姚荣. 能源研究与信息. 2011(04)
[5]层状双金属氢氧化物的剥离方法及其应用[J]. 聂宏骞,侯万国. 物理化学学报. 2011(08)
[6]Mg-Al-Fe类水滑石及其焙烧产物对活性艳红X-3B脱色性能研究[J]. 牛向楠,赵毅,朱洪涛. 水处理技术. 2010(10)
[7]CuZnAl三元水滑石及其焙烧产物对甲基橙的吸附[J]. 黄婧祎,王仁念,徐芳,王军涛. 科协论坛(下半月). 2009(08)
[8]氧化石墨及其聚合物纳米复合材料的研究现状[J]. 傅玲,邹艳红,刘洪波,何月德. 炭素技术. 2005(02)
[9]二氧化碳的生产及综合利用[J]. 陈中明,李传华,凌海,李穗凡. 精细化工中间体. 2001(05)
[10]超声波对鳞片状石墨的粉碎作用及结构影响[J]. 杜林虎,陈大明,潘伟,陈健. 硅酸盐通报. 2000(04)
博士论文
[1]类水滑石/碳纳米管复合材料的构建及其对双酚A的催化降解研究[D]. 黎雯.华南理工大学 2015
[2]氧化石墨的表面功能化及其应用[D]. 马慧玲.北京化工大学 2013
[3]碳基复合材料制备及其电化学电极研究[D]. 李文博.南京大学 2012
[4]IGCC电站二氧化碳捕集研究[D]. 迟金玲.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
[5]LDHs基纳米复合材料的制备及其电容性能研究[D]. 李红娟.陕西师范大学 2010
[6]农药-LDHs纳米杂化物/农药微乳液复合体系研究[D]. 倪鹏.山东大学 2008
硕士论文
[1]水滑石类层状化合物的制备、微分析及应用研究[D]. 李旭.河北大学 2015
[2]碳纳米管及其复合纳米材料的制备及在电分析化学检测中的应用[D]. 汤婉鑫.上海师范大学 2015
[3]氧化石墨烯复合材料的制备及其对水泥基材料和聚氨酯涂饰剂的增强增韧作用[D]. 丁怀东.陕西科技大学 2015
[4]碳纳米管复合材料的制备及其催化氨硼烷水解的机理研究[D]. 赵冠旗.苏州大学 2015
[5]类水滑石的合成及应用研究[D]. 喻芬.湖北工业大学 2013
[6]纳米Li2ZrO3和Li4SiO4二氧化碳吸收材料制备及表征[D]. 唐晓丹.浙江师范大学 2012
[7]氧化石墨插层复合材料的制备、表征及性能研究[D]. 夏娟.安徽工程大学 2011
[8]氧化石墨烯及其复合材料的制备和性能研究[D]. 韩啸.哈尔滨工业大学 2011
[9]基于多孔介质的CO2吸脱附特性的实验研究[D]. 胡林.重庆大学 2009
本文编号：3437798
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．类水滑石（ＬＤ陆佩结构示意图（Ｗａｎｇ，?ｅｔａｌ．，２０１１）
对于吸附材料来讲，降低颗粒的大小、提高其比表面积可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，进而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ颗粒大??小对吸附Ｃ〇２性能的影响（图１－３）。当ＬＤＨｓ颗粒大于３０?ｎｍ时，其吸附性能??非常低，只有大约０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，当通过把ＬＤＨｓ负载在??载体上，降低其颗粒大小到２０ｎｍ时，其吸附性能大大增高。（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。??吸附性能提高了十到二十几倍，效果非常明显。Ｗａｎｇ等最近也发现ＬＤＨｓ的颗??粒的大小和形状对其吸附性能影响较大。通过控制ＬＤＨｓ合成时的表面电位，??Ｗａｎｇ等首次合成出了大小只有２０?ｎｍ左右的小球形状的ＬＤＨｓ颗粒。相较于普??通的＂花状＂类水淆石，其吸附性能有了显著提高（Ｗａｎｇ，ｅｔａｌ．，２０１３）。然而，对于??９??
＞＾ｉｏｎ?Ｉ高温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）??图１－２．吸附增强型水－气转换（ＳＥＷＧＳ）工艺及其工作原理。??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方面仍存在一些问题，例如，吸附量较低，化械性??能差等（容易浆化）。因此，学者们进行了进一步的研究，除了对ＬＤＨｓ的化学??组成进行调变之外，另外一个提高吸附Ｃ〇２性能的有效方法是改变ＬＤＨｓ的颗??粒大小。对于吸附材料来讲，降低颗粒的大小、提高其比表面积可Ｗ大大提高其??表面活性吸附中屯、，进而提高其吸附性能。例如，Ｍｅｉｓ等研究了?ＬＤＨｓ颗粒大??小对吸附Ｃ〇２性能的影响（图１－３）。当ＬＤＨｓ颗粒大于３０?ｎｍ时，其吸附性能??非常低，只有大约０．１ｍｍｏｌｇ－ｉ（Ｍｅｉｓ，ｅｔａｌ．，２０１０）。但是，当通过把ＬＤＨｓ负载在??载体上
【参考文献】：
期刊论文
[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捕集与利用技术研究进展[J]. 汪家铭. 石油化工技术与经济. 2012(06)
[3]氧化石墨:制备及去除阳离子染料的性能（英文）[J]. 王亚玲,高鹏,黄浪欢,吴晓婧,刘应亮. 无机化学学报. 2012(02)
[4]二氧化碳捕获与封存技术[J]. 陈锋,姚荣. 能源研究与信息. 2011(04)
[5]层状双金属氢氧化物的剥离方法及其应用[J]. 聂宏骞,侯万国. 物理化学学报. 2011(08)
[6]Mg-Al-Fe类水滑石及其焙烧产物对活性艳红X-3B脱色性能研究[J]. 牛向楠,赵毅,朱洪涛. 水处理技术. 2010(10)
[7]CuZnAl三元水滑石及其焙烧产物对甲基橙的吸附[J]. 黄婧祎,王仁念,徐芳,王军涛. 科协论坛(下半月). 2009(08)
[8]氧化石墨及其聚合物纳米复合材料的研究现状[J]. 傅玲,邹艳红,刘洪波,何月德. 炭素技术. 2005(02)
[9]二氧化碳的生产及综合利用[J]. 陈中明,李传华,凌海,李穗凡. 精细化工中间体. 2001(05)
[10]超声波对鳞片状石墨的粉碎作用及结构影响[J]. 杜林虎,陈大明,潘伟,陈健. 硅酸盐通报. 2000(04)
博士论文
[1]类水滑石/碳纳米管复合材料的构建及其对双酚A的催化降解研究[D]. 黎雯.华南理工大学 2015
[2]氧化石墨的表面功能化及其应用[D]. 马慧玲.北京化工大学 2013
[3]碳基复合材料制备及其电化学电极研究[D]. 李文博.南京大学 2012
[4]IGCC电站二氧化碳捕集研究[D]. 迟金玲.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
[5]LDHs基纳米复合材料的制备及其电容性能研究[D]. 李红娟.陕西师范大学 2010
[6]农药-LDHs纳米杂化物/农药微乳液复合体系研究[D]. 倪鹏.山东大学 2008
硕士论文
[1]水滑石类层状化合物的制备、微分析及应用研究[D]. 李旭.河北大学 2015
[2]碳纳米管及其复合纳米材料的制备及在电分析化学检测中的应用[D]. 汤婉鑫.上海师范大学 2015
[3]氧化石墨烯复合材料的制备及其对水泥基材料和聚氨酯涂饰剂的增强增韧作用[D]. 丁怀东.陕西科技大学 2015
[4]碳纳米管复合材料的制备及其催化氨硼烷水解的机理研究[D]. 赵冠旗.苏州大学 2015
[5]类水滑石的合成及应用研究[D]. 喻芬.湖北工业大学 2013
[6]纳米Li2ZrO3和Li4SiO4二氧化碳吸收材料制备及表征[D]. 唐晓丹.浙江师范大学 2012
[7]氧化石墨插层复合材料的制备、表征及性能研究[D]. 夏娟.安徽工程大学 2011
[8]氧化石墨烯及其复合材料的制备和性能研究[D]. 韩啸.哈尔滨工业大学 2011
[9]基于多孔介质的CO2吸脱附特性的实验研究[D]. 胡林.重庆大学 2009
本文编号：3437798
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3437798.html
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