CN105664850A - 一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，涉及一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备及其应用。本发明提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料，所述吸附材料是通过氧化碳材料与金属离子改性剂进行复合而制备获得。本发明还进一步提供了一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用。本发明提供的一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用，通过引入强金属性金属阳离子掺杂碳材料，从而获得在低压下对二氧化碳具有良好吸附性能的吸附材料，其制备方法简便、易于放大，具有很好的普适性，获得的吸附材料在烟道气二氧化碳捕集方面具有良好的应用前景。

Description

一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备及其应用，具体涉及一种通过引入强金属性离子对碳材料表面进行改性修饰从而制备获得碳基二氧化碳吸附材料及其在二氧化碳捕集方面的应用。
背景技术
随着温室效应越来越严重，全球气候变暖，地球表面温度不断上升、冰川融化、海平面上升、各地极端天气时有发生。而二氧化碳作为温室气体最主要的组成部分，因此缓解温室气体带来的压力，关键在于降低二氧化碳的含量。
碳基吸附材料比表面积大、制备成本低、吸附稳定性好等特征使其在二氧化碳吸附领域具有重要的应用潜力。碳基二氧化碳吸附剂，因其操作条件温和、能耗低、性能稳定、再生性强、吸附速率快，已经受到国内外研究人员的青睐，如Adelodun等(JournalofAnalyticalandAppliedPyrolysis,2014.108:p.151-159)和Lee,S.Y.等(ResearchonChemicalIntermediates,2014.40:p.2535-2542)均是以碳基吸附材料来吸附二氧化碳，并取得了良好的吸附效果。
然而，尽管国内外研究人员对碳基二氧化碳吸附材料进行了大量研究，并在常压1bar下取得了较好的吸附效果，但其在低压下对二氧化碳的吸附效果一直不理想，如专利CN104291333A和论文(MaterialsChemistryandPhysics,2012.137:p.91-96)均存在低压下二氧化碳吸附效果差的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用，用于解决现有技术中缺乏在低压下对二氧化碳具有良好吸附性能的吸附材料的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料，所述吸附材料是通过氧化碳材料与金属离子改性剂进行复合而制备获得。
优选地，所述氧化碳材料由基质碳材料与氧化剂制备而得。
更优选地，所述基质碳材料选自酚醛树酯基、脲醛树酯基、聚苯胺基、聚吡啶基中的任意一种碳材料。所述基质碳材料是将酚醛树酯、脲醛树酯、聚苯胺或聚吡啶等聚合物为前驱体，经高温碳化后获取的碳材料。
更优选地，所述氧化剂选自硝酸、硫酸、高锰酸钾、重铬酸钾、过硫酸铵、双氧水中的任意一种或者多种混合的水溶液。所述氧化剂为强氧化剂。
进一步优选地，所述氧化剂的浓度为2-15mol/L。
更优选地，所述基质碳材料加入的质量与氧化剂加入的体积的质液比为1-10：150-200(g/ml)。
进一步优选地，所述基质碳材料加入的质量与氧化剂加入的体积的质液比为5：180(g/ml)。
优选地，所述金属离子改性剂为含强金属性金属阳离子的盐或碱的水溶液。
更优选地，所述金属离子改性剂选自Mg(NO3)2、MgCl2、NaOH、NaCl、NaNO3、KOH、KCl、KNO3、LiNO3、LiCl中的任意一种水溶液。
优选地，所述金属离子改性剂的浓度为0.1-5mol/L。
优选地，所述氧化碳材料加入的质量与金属离子改性剂加入的体积的质液比为1-5：180-220(g/ml)。
更优选地，所述氧化碳材料加入的质量与金属离子改性剂加入的体积的质液比为3：200(g/ml)。
本发明第二方面提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将基质碳材料加入氧化剂中，进行氧化反应；
优选地，所述基质碳材料选自酚醛树酯基、脲醛树酯基、聚苯胺基、聚吡啶基中的任意一种碳材料。
优选地，所述氧化剂选自硝酸、硫酸、高锰酸钾、重铬酸钾、过硫酸铵、双氧水中的任意一种或者多种混合的水溶液。所述氧化剂为强氧化剂。
更优选地，所述氧化剂的浓度为2-15mol/L。
优选地，所述基质碳材料加入的质量与氧化剂加入的体积的质液比为1-10：150-200(g/ml)。
更优选地，所述基质碳材料加入的质量与氧化剂加入的体积的质液比为5：180(g/ml)。
优选地，所述氧化反应的条件为：反应温度：60-110℃；反应时间：2-8h。
2)将步骤1)中搅拌混合后产物洗涤、过滤、干燥后获得氧化碳材料，加入到金属离子改性剂中搅拌；
优选地，所述金属离子改性剂为含强金属性金属阳离子的盐或碱的水溶液。
更优选地，所述金属离子改性剂选自Mg(NO3)2、MgCl2、NaOH、NaCl、NaNO3、KOH、KCl、KNO3、LiNO3、LiCl中的任意一种水溶液。
优选地，所述金属离子改性剂的浓度为0.1-5mol/L。
优选地，所述氧化碳材料加入的质量与金属离子改性剂加入的体积的质液比为1-5：180-220(g/ml)。
更优选地，所述氧化碳材料加入的质量与金属离子改性剂加入的体积的质液比为3：200(g/ml)。
优选地，所述搅拌的时间为2-8h，搅拌温度为0-40℃。
3)将步骤2)所得混合物洗涤、过滤、干燥后得到金属离子掺杂碳材料，再进行热处理，即得所需吸附材料。
优选地，步骤2)或3)中，所述洗涤是采用去离子水将氧化碳材料洗涤至中性。所述中性为pH值＝7。
优选地，步骤2)或3)中，所述过滤为常规过滤方式过滤。
优选地，步骤2)或3)中，所述干燥条件为：干燥温度：80-120℃；干燥时间：7-9小时。
优选地，所述热处理是在N2气氛下高温热处理。
更优选地，所述N2的流量为30-200mL/min。
更优选地，所述热处理的温度为300-1000℃。
更优选地，所述热处理的时间为0.5-6h。
更优选地，所述热处理的升温速率为1-10℃/min。
上述水为去离子水。
本发明第三方面提供一种高性能碳基二氧化碳吸附材料在低压条件下对二氧化碳吸附上的应用。
优选地，所述应用为高性能碳基二氧化碳吸附材料在低压条件下对烟道气中二氧化碳吸附上的应用。
如上所述，本发明提供的一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用，针对现有碳基二氧化碳吸附材料存在的不足，以各种碳材料为原料，先后经过氧化、金属离子溶液处理、高温热处理等工序，实现强金属性金属离子改性剂在碳基材料上的均匀分散，进而获得在低压下对二氧化碳具有良好吸附性能的吸附材料。该种材料通过引入强金属性金属阳离子掺杂碳材料，从而在低压条件下对二氧化碳形成吸附容量大、吸附速率快等优势特征，展现了优异的二氧化碳吸附性能，特别在烟道气二氧化碳捕集方面具有良好的应用前景。本发明所制备碳基二氧化碳吸附材料，其制备方法简便、易于放大，且该制备方法具有很好的普适性，非常值得推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。以下实施例中使用的试剂如氧化剂(硝酸、硫酸、高锰酸钾、重铬酸钾、过硫酸铵、双氧水)、金属离子改性剂(Mg(NO3)2、MgCl2、NaOH、NaCl、NaNO3、KOH、KCl、KNO3、LiNO3、LiCl)均可从市场上购买。
本发明中制备基质碳材料的所需的聚合物，酚醛树酯为由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂，可为热固性或热塑性，具体如无锡市明洋粘结材料有限公司生产的2133酚醛树酯、MC-4酚醛树酯等。脲醛树酯为尿素与甲醛在催化剂(碱性或酸性催化剂)作用下,缩聚成初期脲醛树脂,然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期热固性树脂，具体如郑州市亨通化工有限公司生产的脲醛树酯563等。聚苯胺具有苯式(还原单元)-醌式(氧化单元)共存结构，具体如上海麦克林生化科技有限公司生产的聚苯胺(货号P824522)。聚吡啶为含有一个氮杂原子的六元杂环化合物，具体如上海麦克林生化科技有限公司生产的聚吡啶(货号P816290)。所述基质碳材料将上述聚合物，在800℃以上高温中在抽真空或惰性气氛下进行碳化后获取的碳材料。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在70℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例2
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在80℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例3
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在90℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例4
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例5
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在110℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例6
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g聚苯胺基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例7
在三口烧瓶中加入180mL的混酸水溶液(10mol/L硝酸与10mol/L硫酸体积比为3:1)，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例8
在三口烧瓶中加入180mL的5mol/L过硫酸铵水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在80℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例9
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的NaOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将得到的金属离子掺杂碳材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表1。
实施例10
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在70℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例11
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在80℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例12
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在90℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例13
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例14
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在110℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例15
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g聚苯胺基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例16
在三口烧瓶中加入180mL的混酸水溶液(10mol/L硝酸与10mol/L硫酸体积比为3:1)，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例17
在三口烧瓶中加入180mL的5mol/L过硫酸铵水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在80℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的KOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例18
在三口烧瓶中加入180mL的10mol/L硝酸水溶液，再加入5g酚醛树酯基碳材料，在100℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取3g氧化碳材料加入到200mL浓度为1mol/L的NaOH水溶液中搅拌6小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在100℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为100mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到所需的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为700℃，热处理的时间为3h，热处理的升温速率为5℃/min。将得到的碳基吸附材料在25℃、0.15bar条件下对二氧化碳的等温吸附结果见表2。
实施例19
表1实施例1-9中材料的二氧化碳吸附性能
表2实施例10-18中材料二氧化碳吸附性能
根据上表1、2可知，目前商品化的碳基吸附材料在25℃、0.15bar压力下对二氧化碳的吸附量很低，基本在3wt％左右，而本发明利用强酸氧化后，通过金属离子溶液处理，巧妙地将金属离子引入到碳材料中，所制备的金属离子掺杂碳材料在0.15bar低压下对二氧化碳的吸附量最高可达到5.5wt％。同时，经过进一步的高温热处理后，可得到二氧化碳吸附性能更加优异的无机碱-碳材料，该种碳基吸附材料在25℃、0.15bar压力下对二氧化碳的吸附量最高可达到6wt％。总之，本发明所制备碳基二氧化碳吸附材料不仅在其制备方法上具有独创性，且在低压(＜1bar)条件下对二氧化碳具有优异的吸附性能。
实施例20
在三口烧瓶中加入150mL的2mol/L硫酸水溶液，再加入1g脲醛树酯基碳材料，在60℃下剧烈氧化8小时后，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在80℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取1g氧化碳材料加入到180mL浓度为0.1mol/L的MgCl2水溶液中搅拌2小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在80℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为30mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到对二氧化碳具有优异的吸附性能的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为300℃，热处理的时间为6h，热处理的升温速率为1℃/min。
实施例21
在三口烧瓶中加入200mL的15mol/L高锰酸钾水溶液，再加入10g聚吡啶基碳材料，在110℃下剧烈氧化2小时后，在110℃下搅拌混合4小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在120℃干燥8小时得到氧化碳材料。
称取5g氧化碳材料加入到220mL浓度为5mol/L的LiNO3水溶液中搅拌8小时，而后经去离子水洗涤至中性、过滤并在120℃干燥8小时，得到金属离子掺杂碳材料。将金属离子掺杂碳材料在流量为200mL/min的N2气氛下进行热处理后，得到对二氧化碳具有优异的吸附性能的碳基吸附材料。其中，热处理的温度为1000℃，热处理的时间为0.5h，热处理的升温速率为10℃/min。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种碳基二氧化碳吸附材料，其特征在于，所述吸附材料是通过氧化碳材料与金属离子改性剂进行复合而制备获得。
2.根据权利要求1所述的碳基二氧化碳吸附材料，其特征在于，所述氧化碳材料由基质碳材料与氧化剂制备而得；所述基质碳材料选自酚醛树酯基、脲醛树酯基、聚苯胺基、聚吡啶基中的任意一种碳材料；所述氧化剂选自硝酸、硫酸、高锰酸钾、重铬酸钾、过硫酸铵、双氧水中的任意一种或者多种混合的水溶液。
3.根据权利要求1所述的碳基二氧化碳吸附材料，其特征在于，所述金属离子改性剂为含强金属性金属阳离子的盐或碱的水溶液。
4.根据权利要求1-3任一所述的碳基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将基质碳材料加入氧化剂中，进行氧化反应；
2)将步骤1)中搅拌混合后产物洗涤、过滤、干燥后获得氧化碳材料，加入到金属离子改性剂中搅拌；
3)将步骤2)所得混合物洗涤、过滤、干燥后得到金属离子掺杂碳材料，再进行热处理，即得所需吸附材料。
5.根据权利要求4所述的碳基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化剂的浓度为2-15mol/L；所述基质碳材料加入的质量与氧化剂加入的体积的质液比为1-10：150-200。
6.根据权利要求4所述的碳基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化反应的条件为：反应温度：60-110℃；反应时间：2-8h。
7.根据权利要求4所述的碳基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述金属离子改性剂的浓度为0.1-5mol/L；所述氧化碳材料加入的质量与金属离子改性剂加入的体积的质液比为1-5：180-220。
8.根据权利要求4所述的碳基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述热处理包括以下条件中任一项或多项：
A)所述热处理是在N2气氛下高温热处理，所述N2的流量为30-200mL/min；
B)所述热处理的温度为300-1000℃；
C)所述热处理的时间为0.5-6h；
D)所述热处理的升温速率为1-10℃/min。
9.根据权利要求1-3任一所述的碳基二氧化碳吸附材料在低压条件下对二氧化碳吸附上的用途。
10.根据权利要求9所述的碳基二氧化碳吸附材料在低压条件下对二氧化碳吸附上的用途，其特征在于，所述用途为碳基二氧化碳吸附材料在低压条件下对烟道气中二氧化碳吸附上的用途。
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