第四章二氧化碳

吸附技术;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;煅烧温度调控：煅烧后LDHs首先逐渐失去层间水，随后大量的脱羟基和脱碳，进而形成了混乱的3D网络状的混合氧化物，比表面积将显著提高、孔体积增大。

粒径控制：通常减小粒径或提高比表面积都可以提高吸附剂的表面吸附活性位点，从而提高吸附剂的CO2吸附性能。合成pH对最终产物的形态、孔结构有重要作用。;碱金属掺杂：可以改善LDHs的碱度，从而提高其CO2吸附容量。

例如，随着K2CO3的负载量增加，碱度的增加和比表面积的减小是相互矛盾的影响因素（钾的负载虽然提高了样品CO2吸附容量，但是却减慢了其吸附动力学）；

无机复合：LDHs与高比表面积材料的无机复合，可以提高其吸附容量和热稳定性。例如，多壁碳纳米管的加入可以使碱性位点分散的更加均匀，相较于LDHs展现出更优异的吸附效能和循环再生性能。;;;;;;;;;;;;;;;;;;物理活化法：采用CO2、水蒸气、O2等气体作为活化介质，在高温下制备活性炭材料，活化介质渗透到材料表面结构气化碳原子，形成发达孔隙结构。;化学活化法：通常利用强酸或强碱类活化剂，通过刻蚀碳材料表面去除无定形碳，形成丰富的孔隙结构，常用活化剂如KOH等。;模板法：合成过程加入特定添加剂，在碳化过程中或碳化后去除添加剂，得到孔径分布相对均匀的吸附材料；分为软模板法和硬模板法。;定义：指在碳基吸附材料合成过程中加入某种有机嵌段共聚物，通过共聚物的自组装作用进行聚合，再经过碳化最终获得孔道相对规整的吸附材料。

常用的软模板剂有P123和F127等。;定义：在材料合成过程中加入某种无机刚性物质，碳化后经过刻蚀去除添加剂，最终形成孔径大小均一的吸附材料。

常用的硬模板剂有SiO2、MgO、CaCO3、KCl等。;;;;;;;;;;;;;定义：由石墨卷曲而成，具有典型层状中空结构特征，管束内劲均一、比表面积大、机械强度高、水热稳定性高、重量轻等优点。

按卷曲的方向来划分：分为扶手椅式、锯齿式和手性型碳纳米管。;;;;;;;;定义：是一种1:1型的层状硅酸盐矿物，以多壁纳米管状结构存在。其外表面由四面体的硅氧基团（Si-O-Si）组成，内壁则由八面体的铝羟基（Al-OH）组???，层间为水分子层。具有较高比表面积、发达的空隙结构和丰富的活性基团等优点，有利于CO2吸附。;定义：由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体排列为2:1型层状铝硅酸盐。相比于高岭石，其具有天然的纳米片状形貌、较高的孔隙率及良好的阳离子交换性等，其吸附CO2的能力往往略高于高岭石。;定义：由硅氧四面体层和非连续排列的八面体层构成的2:1型层链状结构。丰富的含氧官能团，使电荷分布于表面，增强与CO2之间的相互作用。;定义：是一种轻质的天然水合硅酸镁黏土矿物，由两层硅氧四面体夹一层镁氧八面体结构交替排列组成。具有孔径均匀、孔隙率高、比表面积大的优点，对CO2具有良好的吸附作用。;定义：硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要化学成分为无定型SiO2，其特点是松散、质轻、多孔，孔隙呈有规律分布，化学性质稳定，是一种天然无定形多孔硅质矿物材料。其成分和结构适合作为优良的载体。;热处理：通常与酸碱处理一起作为预处理环节。

酸处理（HCl、H2SO4、HNO3）可将天然矿物中的金属阳离子（Al3+、Mg2+、Fe3+、Na+等）及杂质浸出，显著增大比表面积和孔容积；

碱处理（NaOH等）相比于酸处理而言，金属阳离子可能是惰性的，导致天然矿物在碱处理过程中效果不佳。

影响因素：酸碱处理浓度及温度;有机胺浸渍：通过引入有机胺分子中的胺基，与CO2之间发生化学作用，是工业二氧化碳捕集最有效的吸收方法。

可解决问题：设备腐蚀、溶剂降解、高能量密集型再生等

该方法的问题：有机胺沸点低

有机胺与矿物载体表面结合能力弱;氨基硅烷接枝：利用矿物表面的硅醇基团与胺-烷氧基硅烷化合物之间的化学反应进行的，比有机胺浸渍更加稳定。但对于未预处理的海泡石和凹凸棒石等纤维状粘土矿物，因为在接枝的过程中，氨基硅烷很有可能堵塞矿物中的纳米孔道结构，不利于CO2在矿物中的扩散。吸附容量有限。

柱撑技术：粘土矿物层间的可交换离子全部或部分被特定离子或离子团（“柱子”）替代并固定在其层间域。具有较大的比表面积、均匀的空隙结构、大的层间距等优点，作为催化剂和CO2吸附材料具有潜在的应用前景。;;;;;;;;;;;;;;;;;;1.简述水滑石类化合物结构及提高其CO2吸附量的方法。

2.简述锂基材料的CO2吸附原理及提高其吸附性能的方法。

3.金属氧化物CO2吸附剂的优势与缺点有哪些？如何改进？

4.优良的CO2低温吸附材料应具备哪些基本条件？

5.简述现有CO2低温吸附材料的类型、特点与不足？

6.简述CO2低温吸附