锆酸锂材料的设计、合成及高温CO 2 吸附性能

发布时间：2023-10-03 19:40

　　捕集回收燃煤电厂和甲烷水蒸气重整制氢等固定源排放的高温C02,不仅是C02减排的有效方法,同时具有可观的经济效益。针对高温CO2吸附材料,以锆酸锂为代表的锂基陶瓷材料具有相对较高的CO2吸附容量、匹配的工作温度区间和稳定的循环吸附-脱附性能,但目前合成的材料在低CO2分压气氛下(PCC2≤0.1 bar)对应吸附性能普遍较低。因此,论文研究重点在于设计、合成具有高CO2吸附性能的新型LixZryOz材料,以满足实际条件下的应用需求。 首先,采用固相反应法在常规实验条件下控制合成了四方／单斜相Li2ZrO3、三斜／单斜相Li6Zr207以及斜六方相Li8Zr06五种高纯度LixZryOz化合物,大大简化了锆酸锂材料的合成路线,并揭示了合成反应机理。系统研究了不同晶相结构和化学组成LixZryOz材料的高温CO2吸附性能和吸附反应途径,其中单斜相Li6Zr207和斜六方相Li8Zr06的高温C02吸附特性均属首次报道；在纯C02气氛下,四方相Li2Zr03对应最高CO2吸附量为20 wt%(848 K),而相同条件下单斜相Li2Zr03对应CO2吸附量不足7 wt%,单斜相Li6Zr207...

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 电厂烟道气CO₂捕集分离材料的研究现状
        1.2.1 低温二氧化碳吸附材料的研究进展
        1.2.2 高温二氧化碳吸附材料的研究进展
    1.3 水蒸气甲烷重整制氢过程中的CO₂吸附分离
    1.4 主要研究内容及创新点
第2章 不同晶相和组成的Li_xZr_yO_z化合物的控制合成
    2.1 引言
    2.2 主要实验仪器与药品
    2.3 表征方法
    2.4 研究路线
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 不同晶相Li₂ZrO₃的制备
        2.5.2 不同晶相Li₆Zr₂O₇的制备
        2.5.3 纯晶相Li₈ZrO₆的制备
    2.6 本章小结
第3章 不同晶相Li_xZr_yO_z化合物的高温CO₂吸附性能
    3.1 引言
    3.2 表征方法和CO₂吸附性能评价方法
    3.3 Li₂ZrO₃的CO₂吸附性能
        3.3.1 材料的制备及表征分析
        3.3.2 四方相Li₂ZrO₃的高温CO₂吸附-脱附性能
        3.3.3 单斜相Li₂ZrO₃高温CO₂吸附-脱附性能
    3.4 Li₆Zr₂O₇的高温CO₂吸附性能
        3.4.1 单斜相Li₆Zr₂O₇的高温CO₂吸附性能
        3.4.2 单斜相Li₆Zr₂O₇的高温CO₂吸附反应机理
        3.4.3 Li₆Zr₂O₇与Li₂ZrO₃在不同CO₂分压下的CO₂吸附性能比较
        3.4.4 Li₆Zr₂O₇的高温C02循环吸附性能
    3.5 Li₈ZrO₆的高温CO₂吸附性能
        3.5.1 Li₈ZrO₆在纯CO₂分压下的CO₂吸附反应机理
        3.5.2 Li₈ZrO₆在不同CO₂分压下的CO₂吸附性能
        3.5.3 Li₈ZrO₆的高温CO₂循环吸附性能
    3.6 Li_xZr_yO_z(x=6,8)材料CO₂吸附动力学模拟
        3.6.1 单斜相Li₆Zr₂O₇的CO₂吸附过程模拟
        3.6.2 Li₈ZrO₆的CO₂吸附过程模拟
    3.7 本章小结
第4章 合成介孔Li₂ZrO₃的可行性研究
    4.1 引言
        4.1.1 介孔材料的研究进展及形成机理
        4.1.2 含锂三元氧化物介孔材料的合成
        4.1.3 介孔ZrO₂的研究现状
    4.2 介孔ZrO₂为模板合成Li₂ZrO3

        4.2.1 材料合成及表征方法
        4.2.2 材料表征与结果分析
    4.3 钇(Y³⁺)掺杂合成介孔Li₂ZrO₃

        4.3.1 材料表征和结果分析
    4.4 CO₂吸附性能分析讨论
    4.5 本章小结
第5章 纳米Li₂ZrO₃的控制合成及CO₂吸附性能
    5.1 引言
        5.1.1 纳米材料及其分类
        5.1.2 纳米材料的物理特性
        5.1.3 纳米Li₂ZrO₃的合成方法
    5.2 纳米Li₂ZrO₃的合成路线
    5.3 不同颗粒尺寸Li₂ZrO₃的表征及CO₂吸附性能分析
        5.3.1 晶相结构和形貌特征分析
        5.3.2 不同颗粒尺寸Li₂ZrO₃的CO₂吸附性能比较
        5.3.3 不同颗粒尺寸Li₂ZrO₃的CO₂循环吸附性能比较
    5.4 不同结构ZrO₂合成Li₂ZrO₃的CO₂吸附性能
        5.4.1 晶相结构和形貌特征分析
        5.4.2 CO₂吸附性能分析比较
    5.5 以LiNO₃为锂源合成Li₂ZrO₃的CO₂吸附性能
    5.6 本章小结
第6章 Y³⁺掺杂Li₂ZrO₃的合成及高温CO₂吸附性能
    6.1 引言
    6.2 合成路线
    6.3 Y³⁺掺杂Li₂ZrO₃的CO₂吸附性能
        6.3.1 Y³⁺掺杂合成介孔ZrO₂的表征分析
        6.3.2 Y³⁺掺杂合成Li₂ZrO₃的表征分析
        6.3.3 不同Y₂O₃掺杂合成Li₂ZrO₃样品的CO₂吸附动力学分析
        6.3.4 不同Y³⁺掺杂量合成Li₂ZrO₃的CO₂循环吸附稳定性分析
    6.4 CaO和TiO₂掺杂合成Li₂ZrO₃及CO₂吸附性能
        6.4.1 CaO掺杂合成Li₂ZrO₃及CO₂吸附性能
        6.4.2 TiO₂掺杂合成Li₂ZrO₃及CO₂吸附性能
    6.5 本章小结
第7章 总结
第8章 存在问题及展望
参考文献
攻读博士期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3850517

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