隨著新能源開發(fā)與利用的不斷發(fā)展,煤炭氣化清潔利用制氫工藝作為一種高效能源技術(shù),在我國具有廣闊的發(fā)展前景。在煤氣化清潔利用過程中,采用節(jié)能低耗的方法將變換氣中的CO2吸附分離,可以有效降低煤氣化工藝成本,提高制氫效率。層狀復合金屬氫氧化物(LDH)焙燒后可以形成堿性復合金屬氧化物(LDO),對CO2具有較好的吸附性能,研究其吸附機理并調(diào)控其組成結(jié)構(gòu)對提高其CO2吸附性能具有重要的理論及實際意義。本論文通過調(diào)控LDH組成,分析了層板元素組成對其焙燒產(chǎn)物LDO的C02吸脫附作用的影響,研究了 LDO表面堿性位性質(zhì)、LDO表面基團在不同條件下與CO2結(jié)合方式以及表面形貌等因素與CO2吸附性能之間的關(guān)系,提出LDO表面中、強堿性位點是控制其中溫C02吸附能力的關(guān)鍵因素,可以通過控制堿性位點的數(shù)量調(diào)整LDO的吸附能力。在此基礎(chǔ)上使用有機陰離子插層和外加甲基纖維素的方法,對LDO表面堿性位進行調(diào)控,提高了表面中、強堿性位點的數(shù)量,使LDO在300℃條件下對C02吸附容量由0.247mmol/g提升至0.850mmol/g,最大吸附速率由0.04 mmol/g·min提升至升至0.37 mmol/g·...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
學位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 現(xiàn)代煤氣化技術(shù)及CO₂/H₂分離簡介
        1.1.2 煤氣化技術(shù)
        1.1.3 CO₂燃燒前捕集
    1.2 CO₂捕集方法簡介
    1.3 CO₂固體吸附劑
        1.3.1 高溫CO₂吸附劑
        1.3.2 中溫CO₂吸附劑
        1.3.3 低溫CO₂吸附劑
    1.4 復合金屬氧化物(LDO)的結(jié)構(gòu)和性能
        1.4.1 前驅(qū)體LDH的結(jié)構(gòu)
        1.4.2 前驅(qū)體LDH的性質(zhì)
        1.4.3 前驅(qū)體LDH的制備方法
        1.4.4 LDO的制備方法
    1.5 LDO在CO₂吸附方面的研究
        1.5.1 LDO表面堿性位點及機理研究
        1.5.2 LDO結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)對CO₂吸附能力影響
        1.5.3 復合納米材料的添加對LDO的CO₂吸附能力影響
    1.6 本課題研究意義及目的
    1.7 本論文主要研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 儀器及藥品
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 樣品的制備
        2.2.1 不同MgAl含量LDH及LDO的制備
        2.2.2 甲基纖維素調(diào)控插層LDH及LDO的制備
        2.2.3 LDO/納米碳復合材料的制備
    2.3 樣品的表征
        2.3.1 XRD分析
        2.3.2 傅里葉紅外光譜分析(FTIR)
        2.3.3 拉曼光譜分析(Raman)
        2.3.4 金屬元素分析(ICP)
        2.3.5 形貌表征
        2.3.6 比表面積及孔徑(BET)
        2.3.7 程序升溫脫附(TPD)
        2.3.8 X射線光電子能譜(XPS)
    2.4 中溫CO₂吸附量測定
    2.5 原位紅外光譜測試
第三章 甲基纖維素調(diào)控LDH及LDO的制備及其CO₂吸附性能研究
    3.1 引言
    3.2 不同金屬元素比例LDO的堿性位調(diào)控及吸附機理研究
        3.2.1 不同金屬元素比例LDO的結(jié)構(gòu)與組成
        3.2.2 不同金屬元素比例LDO的堿性位點分析
        3.2.3 不同金屬元素比例LDO的原位紅外分析
    3.3 甲基纖維素調(diào)控插層LDO結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 甲基纖維素調(diào)控插層LDH晶體結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 甲基纖維素調(diào)控插層LDH的紅外分析
        3.3.3 甲基纖維素調(diào)控LDO的形貌分析
    3.4 甲基纖維素調(diào)控LDO的性能分析
        3.4.1 陰離子插層LDO的堿性位分析
        3.4.2 陰離子插層LDO的CO₂吸附分析
        3.4.3 甲基纖維素調(diào)控LDO的堿性位分析
        3.4.4 甲基纖維素調(diào)控LDO的CO₂吸附能力分析
        3.4.5 甲基纖維素調(diào)控LDO的比表面積與孔徑分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 LDO/納米碳的原位制備及其CO₂吸附性能研究
    4.1 引言
    4.2 LDO/納米碳的結(jié)構(gòu)研究
        4.2.1 陰離子插層LDH晶體結(jié)構(gòu)分析
        4.2.2 陰離子插層LDH傅里葉紅外分析
        4.2.3 LDO/納米碳晶體結(jié)構(gòu)分析
        4.2.4 LDO/納米碳拉曼光譜及紅外光譜分析
        4.2.5 LDO/納米碳的有機元素分析
        4.2.6 LDO/納米碳的亞甲基藍吸附
        4.2.7 LDO/納米碳的掃描電子顯微鏡分析
        4.2.8 LDO/納米碳的高分辨透射電鏡與原子力電鏡分析
    4.3 LDO/納米碳的性能研究
        4.3.1 LDO/納米碳的CO₂吸附量和堿性位分析
        4.3.2 LDO/納米碳的比表面積與孔徑分析
        4.3.4 LDO/納米碳的X射線光電子能譜(XPS)分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
第六章 論文的創(chuàng)新點
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的論文集
作者及導師簡介
附件



本文編號：3971928