纳米SiO2及其制备方法、CO2吸附剂及其应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米SiO2及其制备方法、CO2吸附剂及其应用，该纳米SiO2的制备方法包括以下步骤：沉淀：向硅酸盐溶液中通入CO2气体，生成原硅酸沉淀；扩孔：采用有机醇类溶剂对原硅酸沉淀进行洗涤以进行扩孔，或者，使用水洗涤原硅酸沉淀、再加入有机醇类溶剂进行共沸蒸馏以实现扩孔；煅烧：将原硅酸沉淀烘干后煅烧。该纳米SiO2的制备方法能够大幅提升纳米SiO2的孔体积，且降低SiO2材料制备成本、更加环保、无健康安全风险。该CO2吸附剂由该纳米SiO2与有机胺类制备而成。该CO2吸附剂具有良好的吸附性能，是极有应用前景的CO2吸附剂。吸附剂。吸附剂。

【技术实现步骤摘要】
纳米SiO2及其制备方法、CO2吸附剂及其应用


[0001]本专利技术涉及多孔材料
，尤其涉及一种纳米SiO2及其制备方法、CO2吸附剂及其应用。

技术介绍

[0002]纳米SiO2材料广泛应用于吸附分离、工业催化、生物医学、环境保护等领域，特别是在二氧化碳吸附领域具有广阔的应用前景。
[0003]在二氧化碳吸附领域，纳米SiO2作为载体可以负载胺类活性物质以吸附二氧化碳。相关技术中，通常通过使用模板剂如长链有机物等来增大纳米SiO2的孔体积，以提高纳米SiO2的负载能力。然而，模板剂的使用却存在诸多问题，首先，模板剂的使用大幅增加了纳米SiO2的制备成本，其次，大部分模板剂属于毒性物质，这就使得SiO2的制备过程存在环境安全风险。因此，通过模板剂在合成纳米SiO2的方法由于高制备成本、高能耗、严重的环境污染等问题，而难以实现规模化应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例公开了一种纳米SiO2及其制备方法、CO2吸附剂及其应用，该纳米SiO2的制备方法成本低、能耗低、无污染。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例公开了一种纳米SiO2的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0006]沉淀：向硅酸盐溶液中通入CO2气体，生成原硅酸沉淀；
[0007]扩孔：采用有机醇类溶剂洗涤所述原硅酸沉淀以进行扩孔，或者，使用水洗涤所述原硅酸、再加入所述有机醇类溶剂进行共沸蒸馏以实现扩孔；
[0008]煅烧：将所述原硅酸沉淀烘干后煅烧，得到所述纳米SiO2。
[0009]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，在所述沉淀的步骤中，所述硅酸盐溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述CO2气体的浓度为5vol.％～40vol.％，所述CO2气体的流量为每升硅酸盐溶液400mL/min～2000mL/min的CO2气体。
[0010]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，所述沉淀的步骤为：
[0011]在25℃～80℃下向所述硅酸盐溶液中通入所述CO2气体至反应体系的pH为9.8～10.3时，停止通入所述CO2气体，生成所述原硅酸沉淀。
[0012]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，在所述扩孔的步骤中，通过所述有机醇类溶剂对所述原硅酸沉淀洗涤至滤液的电导率小于0.1μs/cm时停止洗涤。
[0013]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，所述硅酸盐溶液包括硅酸钠溶液、硅酸钾溶液中的至少一种，和/或，
[0014]所述有机醇类溶剂包括乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种。
[0015]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，所述扩孔的步骤中进行共沸蒸馏时，先在水和所述有机醇类溶剂的共沸沸点温度下蒸馏0.5h～2h，然后在所述
机醇类溶剂的沸点温度下蒸馏0.5h～2h。
[0016]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，在所述煅烧的步骤中，所述烘干的温度为60℃～100℃，煅烧温度为100℃～600℃。
[0017]第二方面，本专利技术还公开了一种纳米SiO2，所述纳米SiO2采用如上述第一方面所述的纳米SiO2的制备方法制备而成。
[0018]第三方面，本专利技术还公开了一种CO2吸附剂，所述CO2吸附剂包括基体以及负载于所述基体上的活性物质，
[0019]其中，所述基体为如上述第二方面所述的纳米SiO2，所述活性物质为有机胺类物质。
[0020]第四方面，本专利技术还公开了一种CO2吸附剂的应用，所述CO2吸附剂用于在30℃～110℃的条件下、15vol.％～100vol.％的CO2气流中吸附CO2。相较于现有技术，本专利技术实施例的有益效果是：
[0021]采用本实施例提供的纳米SiO2及其制备方法、CO2吸附剂及其应用，该纳米SiO2的制备方法以硅酸盐与CO2为原料制备纳米SiO2，无需采用模板剂，且能够大幅降低纳米SiO2的制备成本、更加环保、无健康安全风险。同时，该制备方法通过有机醇类溶剂洗涤原硅酸沉淀以除去原硅酸沉淀中的水分，那么，在后续的烘干和煅烧的步骤中，避免了水分快速蒸发导致SiO2孔隙形貌被破坏的情况；同时通过有机溶剂洗涤这一过程实现了扩孔作用，从而能够获得大孔径、大孔容积的纳米SiO2。或者，通过水洗涤原硅酸沉淀再通过共沸蒸馏将原硅酸沉淀中的水分去除，避免煅烧的过程中水分快速蒸发，导致SiO2的孔形貌被破坏的情况，即，抑制了孔的塌陷；同时在加热共沸的过程中实现了扩孔作用，从而能够获得大孔径、大孔容积的纳米SiO2。其次，通过煅烧脱水更加充分，使得纳米SiO2的孔结构更加稳定，当该纳米SiO2用于制备CO2吸附剂时，能够有效、均匀地负载更多的活性物质，有利于提高CO2吸附剂对CO2的吸附量和吸附效率。此外，通过有机醇类溶剂洗涤原硅酸沉淀的方式，无需共沸蒸馏，能够有效简化工艺流程，而通过先水洗后共沸蒸馏去除水分的方式，无需使用有机醇类溶剂洗涤，能够减少洗涤的步骤中对有机醇类溶剂的消耗，有利于降低生产成本。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是实施例一提供的介孔SiO2的孔径分布曲线图。
[0024]图2是实施例一和对比例一提供的CO2吸附剂的CO2吸附量对比图。
具体实施方式
[0025]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]需要说明的是，本专利技术实施例的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0027]本专利技术实施例提供一种纳米SiO2的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0028]沉淀：向硅酸盐溶液中通入CO2气体，生成原硅酸沉淀；
[0029]扩孔：采用有机醇类溶剂对原硅酸沉淀洗涤以进行扩孔，或者，使用水洗涤所述原硅酸、再加入所述有机醇类溶剂进行共沸蒸馏以实现扩孔；
[0030]煅烧：将原硅酸沉淀烘干后煅烧，得到所述纳米SiO2。
[0031]本专利技术实施例提供的纳米SiO2的制备方法，以硅酸盐与CO2为原料制备纳米SiO2，无需采用模板剂，且能够大幅降低纳米SiO2的制备成本、更加环保、无健康安全风险。同时，该制备方法通过有机醇类溶剂洗涤原硅酸沉淀以除去原硅酸沉淀中的水分，那么，在后续的烘干和煅烧的步骤中，避免了水分快速蒸发导致SiO2孔隙形貌被破坏的情况；同时通过有机溶剂洗涤这一过程实现了扩孔作用，从而能够获得大孔径、大孔容积的纳米Si本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米SiO2的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：沉淀：向硅酸盐溶液中通入CO2气体，生成原硅酸沉淀；扩孔：采用有机醇类溶剂洗涤所述原硅酸沉淀以进行扩孔，或者，使用水洗涤所述原硅酸沉淀、再加入所述有机醇类溶剂进行共沸蒸馏以实现扩孔；煅烧：将所述原硅酸沉淀烘干后煅烧。2.根据权利要求1所述的纳米SiO2的制备方法，其特征在于，在所述沉淀的步骤中，所述硅酸盐溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述CO2气体的浓度为5vol.％～40vol.％，所述CO2气体的流量为每升硅酸盐溶液400mL/min～2000mL/min的CO2气体。3.根据权利要求1所述的纳米SiO2的制备方法，其特征在于，所述沉淀的步骤为：在25℃～80℃下向所述硅酸盐溶液中通入所述CO2气体至反应体系的pH为9.8～10.3时，停止通入所述CO2气体，生成所述原硅酸沉淀。4.根据权利要求1所述的纳米SiO2的制备方法，其特征在于，在所述扩孔的步骤中，通过所述有机醇类溶剂对所述原硅酸沉淀洗涤至滤液的电导率小于0.1μs/cm时停止洗涤。5.根据权利要求1所述的纳米SiO2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜枫，沈雪华，张作泰，李春艳，陈黑锦，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：