一种低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法及其应用与流程
本发明涉及空气中分离co2及水分，特别涉及一种低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法及其应用。
背景技术：
1、直接空气碳捕集技术（dac），从大气中捕集过量排放的co2，使co2从空气中分离，可解决co2分布式排放问题。通过dac技术从空气中分离co2后，再利用所捕集co2形成碳循环闭环，可实现co2净零排放。此外，dac材料也可以从空气中分离并吸收部分水分，同步实现从空气中分离水和co2的效果，有助于降低温室气体含量和解决水资源短缺等问题。
2、固态胺对高浓度co2具有较好的分离吸附效果，相关技术中，也将固态胺吸附剂应用于dac过程中，但固态胺吸附剂在低湿度条件下也存在一些缺点，如co2分离速率慢、co2分离捕集量低、分离捕水量低等；另一方面，空气中的水分被固态胺所分离并吸附，吸附了水分子的固态胺在脱附水分子时所需能耗高，且会在脱附水分子过程中造成有机胺的损失，导致固态胺吸附剂的从空气中再次分离水分和co2的循环稳定性差，进而影响co2和水分子的分离及捕集效果。
3、因此，需要提供一种dac材料以在低湿度下同时提升从空气中分离co2及水分子的效果。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法及其应用，以解决如何同时提升固态胺吸附材料在低湿度的空气中分离co2及水分子的效果的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1. 将多孔载体悬浮液与有机胺溶液混合，过滤、真空干燥后，得复合物；
5、s2. 以卤代烷烃与复合物为原料，进行反应，得改性有机胺多孔材料；
6、s3. 将无机盐与改性有机胺多孔材料为原料，进行反应，得到捕水型吸附材料前驱体；
7、s4. 将捕水型吸附材料前驱体进行溶剂交换、冷冻干燥，即得低湿度空气捕水型碳捕集材料。
8、优选的，步骤s1中，多孔载体包括二氧化硅、氧化铝、分子筛、树脂中的一种或几种。
9、优选的，步骤s1中，多孔载体与有机胺的质量比为1: (0.4-1.2)。
10、优选的，步骤s2中，卤代烷烃包括二氯乙烷、二溴乙烷和环氧氯丙烷中的一种或几种。
11、优选的，步骤s2中，卤代烷烃与步骤s1中有机胺的摩尔比为(0.1-0.5): 1。
12、优选的，步骤s3中，无机盐包括氯化钙、氯化镁、氯化锂中的一种或几种。
13、优选的，步骤s3中，无机盐与有机胺的摩尔比为(0.05-0.15): 1。
14、优选的，步骤s4中，溶剂交换所用的溶剂为体积比为(1-5):1 的2-甲基-2-丙醇与水的混合溶液。
15、第二方面，本申请提供一种低湿度空气捕水型碳捕集材料。
16、第三方面，本申请提供一种低湿度空气捕水型碳捕集材料在rh≤50%条件下从空气中同步分离co2及h2o的应用。
17、与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
18、本申请利用金属盐改性提高了有机胺在低湿度空气下水分的吸附量，同时带动了co2吸附量的提升，以提升co2及水分在低湿度空气中的分离量；同时金属盐与有机胺结合克服了金属盐脱水温度高而导致有机胺损失的缺陷，提高了低湿度空气捕水型碳捕集材料从空气中分离co2及水分的循环稳定性；
19、本申请通过卤代烷烃对有机胺进行改性，提高了有机胺的稳定性，进一步保证低湿度空气捕水型碳捕集材料在完成从空气中分离co2及水分过程后，脱附水分子时的循环稳定性，进而提高低湿度空气捕水型碳捕集材料在低湿度环境下co2及水分子的吸附效果，分离效果稳定；
20、本申请通过多孔材料的选取及溶剂交换和冷冻干燥步骤控制冰晶在孔道中形成，调控了多孔材料的孔道结构，提升了低湿度空气捕水型碳捕集材料从空气中分离co2及水分子时的吸附速率。
技术特征：
1.一种低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述多孔载体包括二氧化硅、氧化铝、分子筛、树脂中的一种或几种。
3. 根据权利要求1所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述多孔载体与所述有机胺的质量比为1: (0.4-1.2)。
4.根据权利要求1所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述卤代烷烃包括二氯乙烷、二溴乙烷和环氧氯丙烷中的一种或几种。
5. 根据权利要求1所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述卤代烷烃与步骤s1中所述有机胺的摩尔比为(0.1-0.5): 1。
6.根据权利要求1所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述无机盐包括氯化钙、氯化镁、氯化锂中的一种或几种。
7. 根据权利要求1所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述无机盐与所述有机胺的摩尔比为(0.05-0.15): 1。
8. 根据权利要求1所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述溶剂交换所用的溶剂为体积比为(1-5): 1的2-甲基-2-丙醇与水的混合溶液。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的低湿度空气捕水型碳捕集材料。
10.一种如权利要求9所述的低湿度空气捕水型碳捕集材料在rh≤50%条件下从空气中同步分离co2及h2o的应用。
技术总结
本申请提供一种低湿度空气捕水型碳捕集材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：S1.将多孔载体悬浮液与有机胺溶液混合，过滤、真空干燥后，得复合物；S2.以卤代烷烃与复合物为原料，进行反应，得改性有机胺多孔材料；S3.将无机盐与改性有机胺多孔材料为原料，进行反应，得到捕水型吸附材料前驱体；S4.将捕水型吸附材料前驱体进行溶剂交换、冷冻干燥，即得低湿度空气捕水型碳捕集材料；本申请通过材料选取和多种改性手段结合，从空气中同步分离捕集CO2及水分子的同时，还保证碳分离捕集材料的循环稳定性。
技术研发人员：颜枫,彭雄,张作泰,许继云
受保护的技术使用者：深碳科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5