KR102132779B1 - Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capure module for carbon dioxide - Google Patents

Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capure module for carbon dioxide Download PDF

Info

Publication number
KR102132779B1
KR102132779B1 KR1020130004586A KR20130004586A KR102132779B1 KR 102132779 B1 KR102132779 B1 KR 102132779B1 KR 1020130004586 A KR1020130004586 A KR 1020130004586A KR 20130004586 A KR20130004586 A KR 20130004586A KR 102132779 B1 KR102132779 B1 KR 102132779B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
carbon dioxide
salt
ion
composite metal
Prior art date
Application number
KR1020130004586A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130089587A (en
Inventor
권혁재
권순철
서정길
이현철
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US13/750,139 priority Critical patent/US9248426B2/en
Priority to EP13153515.5A priority patent/EP2623197B1/en
Priority to JP2013018320A priority patent/JP6173703B2/en
Priority to CN201310043235.4A priority patent/CN103240050B/en
Publication of KR20130089587A publication Critical patent/KR20130089587A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102132779B1 publication Critical patent/KR102132779B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B01J20/08Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0259Compounds of N, P, As, Sb, Bi
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0262Compounds of O, S, Se, Te
    • B01J20/0266Compounds of S
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/027Compounds of F, Cl, Br, I
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/048Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing phosphorus, e.g. phosphates, apatites, hydroxyapatites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • B01D2253/1124Metal oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25Coated, impregnated or composite adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Abstract

2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2) 및 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소(A)를 포함하고 비정질(amorphous) 구조를 가지는 복합 금속 산화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제가 제공된다. 또한 상기 이산화탄소 흡착제의 제조방법 및 상기 이산화탄소 흡착제를 포함하는 이산화탄소 포집 모듈을 제공한다.A divalent first metal (M 1 ) and a trivalent second metal (M 2 ) and an element (A) having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0, and a composite metal oxide having an amorphous structure Carbon dioxide adsorbents are provided. In addition, a method for manufacturing the carbon dioxide adsorbent and a carbon dioxide capture module including the carbon dioxide adsorbent are provided.

Description

이산화탄소 흡착제, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 이산화탄소 포집 모듈{ADSORBENT FOR CARBON DIOXIDE, METHOD PREPARING THE SAME AND CAPURE MODULE FOR CARBON DIOXIDE}A carbon dioxide adsorbent, a manufacturing method thereof, and a carbon dioxide capture module including the same {ADSORBENT FOR CARBON DIOXIDE, METHOD PREPARING THE SAME AND CAPURE MODULE FOR CARBON DIOXIDE}

이산화탄소 흡착제, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 이산화탄소 포집 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide adsorbent, a manufacturing method thereof, and a carbon dioxide capture module including the same.

화석연료(fossil fuels)의 사용증대에 따라 이산화탄소의 대기 방출은 지구 온난화에 가장 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 화석연료의 연소로 발생되는 배가스(flue gas), 석탄 가스화(coal gasification)로 발생되는 합성가스(syngas), 천연가스의 개질(reforming)로 생성되는 연료가스(fuel gas)에서 이산화탄소를 제거하기 위한 연구가 진행되고 있다. It is known that the release of carbon dioxide into the atmosphere has the most serious effect on global warming due to the increased use of fossil fuels. For removing carbon dioxide from flue gas generated from combustion of fossil fuels, syngas generated from coal gasification, and fuel gas generated from reforming natural gas Research is ongoing.

배가스에서 이산화탄소를 제거하는 방법으로 습식 화학 흡수(wet chemical absorption), 건식 화학 흡수(dry chemical absorption), 흡착(adsorption), 막분리(membrane separation) 등이 알려져 있다. 대용량 배가스에서 이산화탄소를 포집하기 위해서는 흡착성능이 우수한 흡착제가 절실히 요청된다.Wet chemical absorption, dry chemical absorption, adsorption, membrane separation and the like are known as methods for removing carbon dioxide from flue gas. In order to capture carbon dioxide from a large-scale flue gas, an adsorbent having excellent adsorption performance is urgently required.

현재까지 개발된 흡착제로는 MOF(Metal Organic Framework)/ZIF(Zeolitic-Imidazolate Framework), 제올라이트, 카본 등의 저온 (0℃ 내지 상온)용, 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 등의 중온(약 150 내지 약 400 ℃)용 및 금속 산화물의 고온(약 500 ℃ 이상)용 흡착제가 있다. 이들 흡착제의 경우 연소되어 배출되는 배가스의 온도를 낮추거나 높여서 흡착공정을 실시해야 하므로 공정이 복잡하고 비용이 추가되는 문제가 있다. 따라서 실제 배출되는 배가스의 온도영역인 약 150 내지 약 400 ℃사이에서 흡착성능이 우수한 고성능의 흡착제 개발이 시급하다고 할 수 있다. The adsorbents developed to date include low temperature (0°C to room temperature), such as MOF (Metal Organic Framework)/ZIF (Zeolitic-Imidazolate Framework), zeolite, and carbon, and medium temperatures such as hydrotalcite (about 150 to about 150) 400°C) and high temperature (about 500°C or higher) adsorbents for metal oxides. In the case of these adsorbents, since the adsorption process must be performed by lowering or raising the temperature of the exhaust gas that is burned and discharged, there is a problem in that the process is complicated and costs are added. Therefore, it can be said that it is urgent to develop a high-performance adsorbent having excellent adsorption performance between about 150 to about 400°C, which is the temperature range of the actual exhaust gas.

본 발명의 일 구현예는 흡착성능이 우수하고 열적안정성이 우수하여 고온작동이 가능한 이산화탄소 흡착제를 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a carbon dioxide adsorbent that is excellent in adsorption performance and excellent in thermal stability, capable of high temperature operation.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 이산화탄소 흡착제의 제조방법 및 상기 이산화탄소 흡착제를 포함하는 이산화탄소 포집 모듈을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing the carbon dioxide adsorbent and a carbon dioxide capture module including the carbon dioxide adsorbent.

본 발명의 일 구현예는 2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2) 및 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소(A)를 포함하고 비정질(amorphous) 구조를 가지는 복합 금속 산화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a divalent first metal (M 1 ) and a trivalent second metal (M 2 ) and an element (A) having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0, and an amorphous structure. Eggplant provides a carbon dioxide adsorbent comprising a complex metal oxide.

상기 복합 금속 산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The composite metal oxide may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

[M1 1 - xM2 xAy]Oa [M 1 1 - x M 2 x A y ]O a

상기 화학식 1에서 M1은 2가의 제1 금속이고 M2는 3가의 제2 금속이고, A은 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소이고, x는 0.2 내지 0.4이고, y는 0.3 내지 3 이고, a는 M1, M2, 및 A가 산소와 전하 균형을 맞추기 위해 필요한 수이다. In Formula 1, M 1 is a divalent first metal, M 2 is a trivalent second metal, A is an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0, x is 0.2 to 0.4, and y is 0.3 to 3 And a is the number M 1 , M 2 , and A need to balance the charge with oxygen.

상기 2가의 제1 금속(M1)은 알칼리 토금속, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택될 수 있으며, 구체적으로 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. 상기 3가의 제2 금속(M2)은 IUPAC 주기율표의 13족 원소, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택될 수 있으며, 구체적으로 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 란탄(La), 세륨(Ce), 갈륨(Ga), 인듐(In), 바나듐(V) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.The divalent first metal (M 1 ) may be selected from alkaline earth metals, transition metals, and combinations thereof. Specifically, magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), nickel (Ni), and manganese ( Mn), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), beryllium (Be), and combinations thereof. The trivalent second metal (M 2 ) may be selected from Group 13 elements of the IUPAC periodic table, transition metals, and combinations thereof, specifically aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe) ), cobalt (Co), lanthanum (La), cerium (Ce), gallium (Ga), indium (In), vanadium (V), and combinations thereof.

상기 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)은 M1/M2가 약 1.5/1 내지 약 4/1의 몰비가 되도록 존재할 수 있다. The first metal (M 1 ) and the second metal (M 2 ) may be present such that M 1 /M 2 has a molar ratio of about 1.5/1 to about 4/1.

상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소(A)는 인(P), 붕소(B), 불소(F), 황(S), 및 염소(Cl) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. 상기 원소(A)의 전기음성도는 구체적으로 약 2.2 내지 4.0의 범위에 있을 수 있다. The element (A) having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 may be selected from phosphorus (P), boron (B), fluorine (F), sulfur (S), and chlorine (Cl) and combinations thereof. . The electronegativity of the element (A) may be specifically in the range of about 2.2 to 4.0.

상기 이산화탄소 흡착제는 복합 금속 산화물의 표면에 존재하는 알칼리 금속 및 알칼리 금속의 산화물에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide adsorbent may further include at least one selected from alkali metal and alkali metal oxides present on the surface of the composite metal oxide.

다른 구현예에서, 2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2) 및 전기음성도가 2.0 내지 4.0인 원소(A)를 포함하고 비정질 구조를 가지는 복합 금속 산화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제의 제조 방법이 제공되며, 상기 제조방법은, 2가 금속의 염과 3가 금속의 염을 물에 용해시켜 혼합 수용액을 얻는 단계; 상기 혼합 수용액의 pH를 염기성으로 조절하여 복합 금속 수산화물(complex metal hydroxide)을 침전시키는 단계; 상기 복합 금속 수산화물을 분리하는 단계; 상기 복합 금속 수산화물을 전기 음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 수용액과 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물의 pH를 7 이하로 조절하고 교반하여 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 형성하는 단계; 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 분리하는 단계; 및 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 소성하여 복합 금속 산화물을 얻는 단계를 포함하되, 상기 2가 금속의 염과 상기 3가 금속의 염의 음이온은 카보네이트 음이온을 포함하지 않는다.In another embodiment, comprising a bivalent first metal (M 1 ) and a trivalent second metal (M 2 ) and a composite metal oxide having an electronegativity of 2.0 to 4.0 and having an amorphous structure (A) A method for producing a carbon dioxide adsorbent is provided, the method comprising: dissolving a salt of a divalent metal and a salt of a trivalent metal in water to obtain a mixed aqueous solution; Adjusting the pH of the mixed aqueous solution to basic to precipitate a complex metal hydroxide; Separating the composite metal hydroxide; Mixing the composite metal hydroxide with an aqueous solution of a salt containing an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 to obtain a mixture; Adjusting the pH of the mixture to 7 or less and stirring to form an ion-exchanged composite metal hydroxide; Separating the ion-exchanged composite metal hydroxide; And firing the ion-exchanged composite metal hydroxide to obtain a composite metal oxide, wherein the anion of the salt of the divalent metal and the salt of the trivalent metal does not include a carbonate anion.

상기 2가 금속의 염은 알칼리 토금속, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 금속, 구체적으로는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 금속을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물(hydrate)에서 선택될 수 있다.The salt of the divalent metal is a first metal selected from alkaline earth metals, transition metals, and combinations thereof, specifically magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), nickel (Ni), and manganese (Mn). , Iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), beryllium (Be) and nitrates, acetates and hydrates (hydrates) containing the first metal selected from combinations thereof Can be selected.

상기 3가 금속의 염은 IUPAC 주기율표의 13족 원소, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 금속, 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 란탄(La), 세륨(Ce), 갈륨(Ga), 인듐(In), 바나듐(V) 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 금속을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있다.The salt of the trivalent metal is a second metal selected from Group 13 elements of the IUPAC Periodic Table, transition metals and combinations thereof, specifically aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), Nitrates, acetates and their hydrates comprising a second metal selected from cobalt (Co), lanthanum (La), cerium (Ce), gallium (Ga), indium (In), vanadium (V) and combinations thereof Can be selected from.

상기 혼합 수용액의 pH는 약 9 내지 약 12로 조절될 수 있다.The pH of the mixed aqueous solution can be adjusted from about 9 to about 12.

상기 방법은, 상기 복합 금속 수산화물을 60 ℃ 이하의 온도에서 교반으로 숙성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include aging the composite metal hydroxide by stirring at a temperature of 60° C. or less.

상기 방법은, 상기 복합 금속 수산화물을 60℃ 이하의 온도 및 대기압 이하의 압력 하에 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include drying the composite metal hydroxide under a temperature of 60° C. or less and a pressure below atmospheric pressure.

상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.The ion-exchanged composite metal hydroxide may be represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

[M1 1 -xM2 x(OH)2]x+[((A1)y(A2)z(A3)1-y-z)n- x/n]x-·mH2O[M 1 1 -x M 2 x (OH) 2 ] x+ [((( A 1 ) y (A 2 ) z (A 3 ) 1-yz ) n- x/n ] x -mH 2 O

상기 화학식 2에서, M1은 2가의 제1 금속이고 M2는 3가의 제2 금속이고, A1는 상기 2가 금속의 염의 음이온이고, A2는 상기 3가 금속의 염의 음이온이고, A3은 상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 포함하는 염의 음이온이고, x, y 및 z는 각각 약 0.2 내지 약 0.4의 범위에 있되, y+z는 1 보다 작고, n은 이온 교환되는 음이온(A3)과 상기 2가 금속 염의 음이온 및 상기 3가 금속염의 음이온(A1 및 A2)의 가수에 따라 결정되고, m은 약 0 내지 약 8의 범위이다.In Chemical Formula 2, M 1 is a divalent first metal, M 2 is a trivalent second metal, A 1 is an anion of a salt of the divalent metal, A 2 is an anion of a salt of the trivalent metal, A 3 Is an anion of a salt containing an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0, and x, y and z are each in a range of about 0.2 to about 0.4, where y+z is less than 1 and n is ion exchanged. The anion (A 3 ) and the anion of the divalent metal salt and the anion of the trivalent metal salt (A 1 and A 2 ) are determined according to the valence, and m ranges from about 0 to about 8.

상기 2가 금속의 염의 음이온(A1)과 3가 금속의 염의 음이온(A2)은 각각 독립적으로 질산 이온(NO3 -), 아세트산 이온(CH3COO-) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.The divalent salt of the anion (A 1) and the salt anion of a trivalent metal of the metal (A 2) is a nitric acid ion, each independently (NO 3 -), acetate ion (CH 3 COO -) and may be selected in a combination thereof have.

상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 음이온은 인산이온(PO4 3 -), 붕산이온(BO3 3 -), 황산이온(SO4 2 -), 과산화황산이온(S2O8 2 -), 염산이온(Cl-), 염소산이온(ClO4 -), 불산이온(F-) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.Salt anion is phosphate ions in which the electronegativity is containing from about 2.0 to about 4.0, the element (PO 4 3 -), boric acid ion (BO 3 3 -), sulfate ion (SO 4 2 -), hydrogen peroxide sulfate ions (S 2 O 8 2 -), hydrochloric acid ion (Cl -), chlorate ion (ClO 4 -), hydrofluoric acid ions (F - may be selected from a), and combinations thereof.

또한, 상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 양이온은 K+, Ca2 +, NH4 +, Na+ 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.In addition, the cation of the salt containing the element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 may be selected from K + , Ca 2 + , NH 4 + , Na + and combinations thereof.

구체적으로 상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염은 KH2PO4, K2HPO4, CaHPO4, (NH4)H2PO4, (NH4)2HPO4, NaH2PO4, Na2HPO4, KH2BO3, K2HBO3, CaHBO3, (NH4)H2BO3, (NH4)2HBO3, NaH2BO3, Na2HBO3, K2SO4, KHSO4, CaSO4, (NH4)2SO4, (NH4)HSO4, Na2SO4, NaHSO4, K2S2O8, (NH4)2S2O8, Na2S2O8, KCl, CaCl2, NH4Cl, NaCl, KClO4, NH4ClO4, NaClO4, KF, KHF2, CaF2, NH4F, NH4HF2, NaF, NaHF2 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.Specifically, the salt containing the element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 is KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , CaHPO 4 , (NH 4 )H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , KH 2 BO 3 , K 2 HBO 3 , CaHBO 3 , (NH 4 )H 2 BO 3 , (NH 4 ) 2 HBO 3 , NaH 2 BO 3 , Na 2 HBO 3 , K 2 SO 4 , KHSO 4 , CaSO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 )HSO 4 , Na 2 SO 4 , NaHSO 4 , K 2 S 2 O 8 , (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , Na 2 S 2 O 8 , KCl, CaCl 2 , NH 4 Cl, NaCl, KClO 4 , NH 4 ClO 4 , NaClO 4 , KF, KHF 2 , CaF 2 , NH 4 F, NH 4 HF 2 , NaF, NaHF 2 And combinations thereof.

상기 혼합물의 pH는 약 3 내지 약 6의 범위로 조절할 수 있다.The pH of the mixture can be adjusted in the range of about 3 to about 6.

상기 소성은 약 200℃ 내지 약 700℃의 온도에서 실시될 수 있다.The firing may be carried out at a temperature of about 200 ℃ to about 700 ℃.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 이산화탄소 흡착제를 포함하는 이산화탄소 포집 모듈을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a carbon dioxide capture module comprising the carbon dioxide adsorbent.

상기 이산화탄소 흡착제는 이산화탄소 포집능(capture capacity)이 우수하고 고온작동이 가능하다. 높은 이산화탄소 흡착성능으로 연소에서 발생되는 이산화탄소의 흡착뿐만 아니라 연소 전(pre-combustion) 이산화탄소의 흡착에도 유용하게 사용될 수 있다.The carbon dioxide adsorbent has excellent carbon dioxide capture capacity and high temperature operation. Due to its high carbon dioxide adsorption performance, it can be useful not only for adsorption of carbon dioxide generated in combustion, but also for adsorption of pre-combustion carbon dioxide.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이산화탄소 흡착제의 제조공정을 보인 순서도이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1 및 비교예 2에 따른 복합 금속 산화물의 X-선 회절 분석결과를 보인 도이다.
도 3은 비교예 2에서 사용된 Mg4Al2(OH)12(CO3)·4H2O의 X-선 회절(XRD) 분석결과를 보인 도이다.
도 4는 실시예 2의 복합 금속 산화물과 비교예 2의 복합 금속 산화물에 대하여 수행한 등온 순환 이산화탄소 흡착 실험의 결과를 나타내는 도이다.
1 is a flow chart showing a manufacturing process of a carbon dioxide adsorbent according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the results of X-ray diffraction analysis of the composite metal oxide according to Example 1 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
3 is a view showing the results of X-ray diffraction (XRD) analysis of Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 )·4H 2 O used in Comparative Example 2.
4 is a view showing the results of an isothermal cycle carbon dioxide adsorption experiment performed on the composite metal oxide of Example 2 and the composite metal oxide of Comparative Example 2.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 구현예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 구현예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some implementations, well-known techniques are not specifically described to avoid obscuring the present invention. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings commonly understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not to be interpreted ideally or excessively, unless specifically defined. When a part of the specification "includes" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서, "이들의 조합" 이란 혼합물, 적층물, 복합 화합물, 반응물, 또는 합금 등을 의미할 수 있다. As used herein, “combination of these” may mean a mixture, laminate, complex compound, reactant, alloy, or the like.

본 발명의 일 구현예에 따른 이산화탄소 흡착제는 2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2) 및 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소(A)를 포함하고 비정질(amorphous) 구조를 가지는 복합 금속 산화물을 포함한다.The carbon dioxide adsorbent according to an embodiment of the present invention includes a divalent first metal (M 1 ) and a trivalent second metal (M 2 ) and an element (A) having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 and is amorphous ( amorphous) composite metal oxide.

상기 복합 금속 산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다. The composite metal oxide may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

[M1 1 - xM2 xAy]Oa [M 1 1 - x M 2 x A y ]O a

상기 화학식 1에서 M1은 2가의 제1 금속이고 M2는 3가의 제2 금속이고, A은 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소이고, x는 0.2 내지 0.4이고, y는 0.3 내지 3이고, a는 M1, M2, 및 A가 산소와 전하 균형을 맞추기 위해 필요한 수이다. 예컨대, a는 2.5 내지 6의 범위일 수 있다.In Formula 1, M 1 is a divalent first metal, M 2 is a trivalent second metal, A is an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0, x is 0.2 to 0.4, and y is 0.3 to 3 And a is the number M 1 , M 2 , and A need to balance the charge with oxygen. For example, a can range from 2.5 to 6.

상기 복합 금속 산화물은, 2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2) 및 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소(A)를 포함하되 카보네이트 음이온을 포함하지 않는 복합 금속 수산화물의 소성물(calcined product)일 수 있다.The composite metal oxide is a composite containing a divalent first metal (M 1 ) and a trivalent second metal (M 2 ) and an element (A) having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0, but not containing a carbonate anion. It may be a calcined product of a metal hydroxide.

상기 2가의 제1 금속(M1)은 알칼리 토금속, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택될 수 있으며, 구체적으로 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. The divalent first metal (M 1 ) may be selected from alkaline earth metals, transition metals, and combinations thereof. Specifically, magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), nickel (Ni), and manganese ( Mn), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), beryllium (Be), and combinations thereof.

상기 3가의 제2 금속(M2)은 IUPAC 주기율표의 13족 원소, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택될 수 있으며, 구체적으로 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 란탄(La), 세륨(Ce), 갈륨(Ga), 인듐(In), 바나듐(V) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. 상기 3가의 제2 금속(M2)은 제1 금속으로의 전하이동(charge transfer)을 용이하게 하는 통로를 만들어 주는 역할을 할 수 있다.The trivalent second metal (M 2 ) may be selected from Group 13 elements of the IUPAC periodic table, transition metals, and combinations thereof, specifically aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe) ), cobalt (Co), lanthanum (La), cerium (Ce), gallium (Ga), indium (In), vanadium (V), and combinations thereof. The trivalent second metal (M 2 ) may serve to make a passage that facilitates charge transfer to the first metal.

상기 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)은 서로 상이할 수 있다.The first metal M 1 and the second metal M 2 may be different from each other.

상기 복합 산화물 내에서, 상기 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)은 M1/M2가 1.5/1 내지 4/1의 몰비가 되도록 존재할 수 있다. 특정 이론에 구속되려 함은 아니나, 제1 금속이 제2 금속보다 높은 몰비로 존재할 경우 제1 금속이 염기적 성질이 크게 작용하기 때문에 보다 높은 수준의 산성가스(CO2 등)의 흡착 능력을 가질 수 있다. In the composite oxide, the first metal (M 1 ) and the second metal (M 2 ) may be present such that M 1 /M 2 has a molar ratio of 1.5/1 to 4/1. It is not intended to be bound by a specific theory, but when the first metal is present in a higher molar ratio than the second metal, the basic properties of the first metal are greatly affected, so that it has a higher level of adsorption capacity of acid gas (such as CO 2 ). Can.

상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소(A)는 인(P), 붕소(B), 불소(F), 황(S), 염소(Cl) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. 이러한 원소(A)를 복합 금속 산화물에 도입하면 표면에 극성(polarity)이 증가하여 이산화탄소의 흡착 성능이 향상될 수 있다.The element (A) having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 may be selected from phosphorus (P), boron (B), fluorine (F), sulfur (S), chlorine (Cl), and combinations thereof. When the element (A) is introduced into the composite metal oxide, polarity on the surface may be increased to improve the adsorption performance of carbon dioxide.

상기 원소(A)의 전기 음성도는 구체적으로 약 2.2 내지 약 4.0의 범위일 수 있고 보다 구체적으로 약 3.0 내지 약 4.0의 범위일 수 있다. 상기 범위의 전기음성도를 가지는 원소(A)는 복합 금속 산화물에 극성을 부여할 수 있다. The electronegativity of the element (A) may specifically range from about 2.2 to about 4.0, and more specifically from about 3.0 to about 4.0. The element (A) having the electronegativity in the above range may impart polarity to the composite metal oxide.

상기 복합 금속 산화물 내에서, 상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소(A)의 함량은 금속(2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2)의 총 량) 1 몰에 대하여 약 0.3몰 내지 3몰, 구체적으로는 약 0.5 내지 약 2.5몰의 범위일 수 있다. 상기 원소(A)의 함량이 상기 범위 내인 경우, 복합 금속 산화물에 충분한 극성을 부여할 수 있다.In the composite metal oxide, the content of the element (A) in which the electronegativity is about 2.0 to about 4.0 is a metal (total amount of the divalent first metal (M 1 ) and the trivalent second metal (M 2 )) It may range from about 0.3 mole to 3 moles, specifically about 0.5 to about 2.5 moles per mole. When the content of the element (A) is within the above range, sufficient polarity may be imparted to the composite metal oxide.

상기 복합 금속 산화물은 XRD 회절 분석에서 브로드(broad)한 피크를 보이는 비정질 구조를 가진다. 이러한 비정질 구조를 가지게 되면 복합 금속 산화물은 예를 들어 약 20 m2/g 내지 약 100 m2/g 정도의 넓은 비표면적을 가질 수 있어, 향상된 이산화탄소의 흡착성능이 나타낼 수 있다. The composite metal oxide has an amorphous structure showing a broad peak in XRD diffraction analysis. When having such an amorphous structure, the composite metal oxide may have a large specific surface area of, for example, about 20 m 2 /g to about 100 m 2 /g, and thus may exhibit improved carbon dioxide adsorption performance .

상기 이산화탄소 흡착제는 복합 금속 산화물의 표면에 존재하는 알칼리 금속 및 알칼리 금속의 산화물에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 금속의 산화물은 복합 금속 산화물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 범위로 알칼리 금속 또는 알칼리 금속의 산화물을 포함하면 이산화탄소 흡착제의 염기적 성질이 더 강해져 이산화탄소의 흡착성능을 향상시킬 수 있다. The carbon dioxide adsorbent may further include at least one selected from alkali metal and alkali metal oxides present on the surface of the composite metal oxide. The alkali metal or alkali metal oxide may be included in an amount of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite metal oxide. When the alkali metal or alkali metal oxide is included in the above range, the basic properties of the carbon dioxide adsorbent become stronger, thereby improving the adsorption performance of carbon dioxide .

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2) 및 전기음성도가 2.0 내지 4.0인 원소(A)를 포함하고 비정질 구조를 가지는 복합 금속 산화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제의 제조 방법이 제공되는 바, 상기 제조방법은, 2가 금속의 염과 3가 금속의 염을 물에 용해시켜 혼합 수용액을 얻는 단계; 상기 혼합 수용액의 pH를 염기성으로 조절하여 복합 금속 수산화물을 침전시키는 단계; 상기 복합 금속 수산화물을 분리하는 단계; 상기 복합 금속 수산화물을 전기 음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 수용액과 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물의 pH를 7 이하로 조절하고 교반하여 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 형성하는 단계; 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 분리하는 단계; 및 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 소성하여 복합 금속 산화물을 얻는 단계를 포함하되, 상기 2가 금속의 염과 상기 3가 금속의 염은 카보네이트 음이온을 포함하지 않는다.According to another embodiment of the present invention, a complex metal having an amorphous structure and comprising a divalent first metal (M 1 ) and a trivalent second metal (M 2 ) and an element (A) having an electronegativity of 2.0 to 4.0 A method for preparing a carbon dioxide adsorbent containing an oxide is provided, wherein the method comprises: dissolving a salt of a divalent metal and a salt of a trivalent metal in water to obtain a mixed aqueous solution; Adjusting the pH of the mixed aqueous solution to basic to precipitate a complex metal hydroxide; Separating the composite metal hydroxide; Mixing the composite metal hydroxide with an aqueous solution of a salt containing an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 to obtain a mixture; Adjusting the pH of the mixture to 7 or less and stirring to form an ion-exchanged composite metal hydroxide; Separating the ion-exchanged composite metal hydroxide; And firing the ion-exchanged composite metal hydroxide to obtain a composite metal oxide, wherein the salt of the divalent metal and the salt of the trivalent metal do not contain carbonate anions.

상기 2가 금속의 염은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 금속(M1)을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물(hydrate)에서 선택될 수 있다.The salt of the divalent metal is magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn) ), beryllium (Be), and nitrates, acetates, and hydrates thereof including the first metal (M 1 ) selected from combinations thereof.

상기 3가 금속의 염은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 란탄(La), 세륨(Ce), 갈륨(Ga), 인듐(In), 바나듐(V) 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 금속을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있다. The salt of the trivalent metal is aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), lanthanum (La), cerium (Ce), gallium (Ga), indium (In ), vanadium (V), and nitrates, acetates, and hydrates comprising a second metal selected from combinations thereof.

상기 혼합 수용액은, 카보네이트 음이온을 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합 수용액 제조 시 사용되는 물은, 용존 이산화탄소가 없는 탈탄산수(decarbonated water)일 수 있다.The mixed aqueous solution may not substantially contain carbonate anions. For example, the water used in preparing the mixed aqueous solution may be decarbonated water without dissolved carbon dioxide.

상기 혼합 수용액의 pH 는 약 9 내지 약 12의 범위로 조절될 수 있다. 상기 혼합 수용액의 pH를 염기성으로 조절하기 위해서, 무기 염기(inorganic base) (예컨대, 무기 염기 화합물의 수용액)를 사용할 수 있다. 무기 염기의 구체적인 예는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 알칼리금속 히드록시드; 수산화칼슘, 수산화바륨 등의 알칼리토금속 히드록시드; 암모늄 히드록시드; 암모니아수; 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 혼합 수용액의 pH를 염기성으로 조절하면, 복합 금속 수산화물이 침전된다.The pH of the mixed aqueous solution can be adjusted in the range of about 9 to about 12. In order to adjust the pH of the mixed aqueous solution to basic, an inorganic base (eg, an aqueous solution of an inorganic base compound) can be used. Specific examples of the inorganic base include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide; Alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and barium hydroxide; Ammonium hydroxide; ammonia; Or a combination of these may be used, but is not limited thereto. When the pH of the mixed aqueous solution is adjusted to basic, the complex metal hydroxide precipitates.

상기 복합 금속 수산화물을 100 ℃ 이하, 구체적으로는 15℃ 내지 60 ℃, 더 구체적으로는 20℃ 내지 55℃의 온도에서 교반하여 숙성(aging)시킬 수 있다. 숙성 시간은 특별히 제한되지 않으며, 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 상기 숙성은 12시간 이상 수행할 수 있다.The composite metal hydroxide may be aged by stirring at a temperature of 100° C. or less, specifically 15° C. to 60° C., and more specifically 20° C. to 55° C. The aging time is not particularly limited and can be appropriately selected. For example, the aging can be performed for 12 hours or more.

상기 복합 금속 수산화물은 상기 수용액으로부터 분리한다. 분리는 특별히 제한되지 않으며, 원심분리, 단순 여과 등을 통해 수행될 수 있다. 분리된 복합 금속 수산화물은 80℃ 이하, 구체적으로 60℃ 이하, 더 구체적으로 40℃ 이하, 더 구체적으로는 35℃의 온도에서 대기압(1.013 bar) 또는 그 이하의 압력 하에 건조될 수 있다. 예컨대, 상기 분리된 복합 금속 수산화물은 35℃ 이하의 온도에서 감압 하에 (예컨대, 진공 오븐에서) 건조될 수 있다. 예를 들어, 상기 분리된 복합 금속 수산화물은, 0℃ 이하, 구체적으로 -10℃ 이하, 더 구체적으로 -20℃ 이하, 예컨대 액체질소를 사용하여 77 켈빈(K) 이하의 낮은 온도에서 동결 건조(freeze-drying)될 수도 있다. 동결 건조의 경우, 이로부터 제조된 복합 금속 산화물의 표면적이 증가하며, 이산화탄소 흡착능이 향상될 수 있다. The composite metal hydroxide is separated from the aqueous solution. Separation is not particularly limited, and may be performed through centrifugation, simple filtration, and the like. The separated composite metal hydroxide may be dried under atmospheric pressure (1.013 bar) or less at a temperature of 80° C. or less, specifically 60° C. or less, more specifically 40° C. or less, and more specifically 35° C. For example, the separated composite metal hydroxide can be dried (eg, in a vacuum oven) under reduced pressure at a temperature of 35° C. or less. For example, the separated composite metal hydroxide is freeze-dried at a low temperature of less than or equal to 77 Kelvin (K) using 0% or less, specifically -10°C or less, more specifically -20°C or less, such as liquid nitrogen ( freeze-drying). In the case of freeze drying, the surface area of the composite metal oxide prepared therefrom increases, and the carbon dioxide adsorption capacity can be improved.

상기 복합 금속 수산화물을, 전기 음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 수용액과 혼합하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물의 pH를 7 이하로 조절하고 교반한다. 이러한 방식으로, 상기 복합 금속 수산화물 내의 상기 2가 금속의 염의 음이온(A1)과 3가 금속의 염의 음이온(A2)의 일부가 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 음이온(A3)으로 이온 교환되어, 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 형성할 수 있다. The composite metal hydroxide is mixed with an aqueous solution of a salt containing an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 to obtain a mixture, and the pH of the mixture is adjusted to 7 or less and stirred. In this way, a portion of the anion (A 1 ) of the salt of the divalent metal and the anion (A 2 ) of the salt of the trivalent metal in the composite metal hydroxide is anion of a salt containing an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 It can be ion-exchanged with (A 3 ) to form an ion-exchanged composite metal hydroxide.

상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물은 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.The ion-exchanged composite metal hydroxide may be represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

[M1 1 -xM2 x(OH)2]x+[((A1)y(A2)z(A3)1-y-z)n- x/n]x-·mH2O[M 1 1 -x M 2 x (OH) 2 ] x+ [((( A 1 ) y (A 2 ) z (A 3 ) 1-yz ) n- x/n ] x -mH 2 O

상기 화학식 2에서, M1은 2가의 제1 금속이고 M2는 3가의 제2 금속이고, A1는 상기 2가 금속의 염의 음이온이고, A2는 3가 금속의 염의 음이온이고, A3은 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 포함하는 염의 음이온이고, x, y 및 z는 각각 0.2 내지 0.4의 범위에 있고, y+z는 1 보다 작고, n은 이온 교환되는 음이온(A3)과 상기 2가 금속의 염 및 상기 3가 금속의 염의 음이온(A1 및 A2)의 가수에 따라 결정되고, m은 약 0 내지 약 8의 범위이다.In Chemical Formula 2, M 1 is a divalent first metal, M 2 is a trivalent second metal, A 1 is an anion of a salt of the divalent metal, A 2 is an anion of a salt of the trivalent metal, and A 3 is Anions of salts containing elements with an electronegativity of from about 2.0 to about 4.0, x, y and z in the range of 0.2 to 0.4, y+z less than 1, and n being an ion exchanged anion (A 3 ) And the salt of the divalent metal and the anion (A 1 and A 2 ) of the salt of the trivalent metal, m ranges from about 0 to about 8.

상기 2가 금속의 염의 음이온(A1)과 3가 금속의 염의 음이온(A2)은 각각 독립적으로 질산 이온(NO3 -) 또는 아세트산 이온(CH3COO-)일 수 있다.The divalent metal salt of the anion (A 1) and the salt anion of a trivalent metal (A 2) is a nitrate ion (NO 3 -) are each independently - may be in acid or acetic acid ion (CH 3 COO).

상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 음이온은 인산이온(PO4 3 -), 붕산이온(BO3 3 -), 황산이온(SO4 -2), 과산화황산이온(S2O8 2 -), 염산이온(Cl-), 염소산이온(ClO4 -), 불산이온(F-) 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.The electronegativity of the anion salt containing from about 2.0 to about 4.0 of an element is the phosphate ion (PO 4 3 -), boric acid ion (BO 3 3 -), sulfate ion (SO 4 -2), peroxide sulfate ions (S 2 O 8 2 -), hydrochloric acid ion (Cl -), chlorate ion (ClO 4 -), hydrofluoric acid ions (F - may be selected from a), and combinations thereof.

또한, 상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 양이온은 K+, Ca2 +, NH4 +, Na+ 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. In addition, the cation of the salt containing the element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 may be selected from K + , Ca 2 + , NH 4 + , Na + and combinations thereof.

구체적으로 상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염은 KH2PO4, K2HPO4, CaHPO4, (NH4)H2PO4, (NH4)2HPO4, NaH2PO4, Na2HPO4, KH2BO3, K2HBO3, CaHBO3, (NH4)H2BO3, (NH4)2HBO3, NaH2BO3, Na2HBO3, K2SO4, KHSO4, CaSO4, (NH4)2SO4, (NH4)HSO4, Na2SO4, NaHSO4, K2S2O8, (NH4)2S2O8, Na2S2O8, KCl, CaCl2, NH4Cl, NaCl, KClO4, NH4ClO4, NaClO4, KF, KHF2, CaF2, NH4F, NH4HF2, NaF, NaHF2 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.Specifically, the salt containing the element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 is KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , CaHPO 4 , (NH 4 )H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , KH 2 BO 3 , K 2 HBO 3 , CaHBO 3 , (NH 4 )H 2 BO 3 , (NH 4 ) 2 HBO 3 , NaH 2 BO 3 , Na 2 HBO 3 , K 2 SO 4 , KHSO 4 , CaSO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 )HSO 4 , Na 2 SO 4 , NaHSO 4 , K 2 S 2 O 8 , (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , Na 2 S 2 O 8 , KCl, CaCl 2 , NH 4 Cl, NaCl, KClO 4 , NH 4 ClO 4 , NaClO 4 , KF, KHF 2 , CaF 2 , NH 4 F, NH 4 HF 2 , NaF, NaHF 2 And combinations thereof.

본 발명의 일 구현예에서는, 상기 2가 금속의 염과 3가 금속의 염이 음이온(A1 및 A2)으로 카보네이트 음이온을 포함하지 않으므로 상기 복합 금속 수산화물이 일반적으로 알려진 층상구조를 가지는 하이드로탈사이트와는 달리 카보네이트 음이온(CO3 -2)을 포함하지 않는다. 즉 상기 2가 금속의 염과 3가 금속의 염에 포함된 질산이온(NO3 -), 아세트산이온(CH3COO-) 등은 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 음이온과 쉽게 이온 교환될 수 있다.In one embodiment of the present invention, since the salt of the divalent metal and the salt of the trivalent metal do not contain carbonate anions as anions (A 1 and A 2 ), the composite metal hydroxide is a hydrotal having a generally known layered structure. Unlike the site, it does not contain carbonate anions (CO 3 -2 ). That is, the second a nitrate ion (NO 3 -) contained in the salt and the salt of the trivalent metal of the metal, acetate ion (CH 3 COO -) anion-containing and the like of elements electronegativity of about 2.0 to about 4.0 and It can be easily ion exchanged.

이온 교환을 위해, 상기 혼합물의 pH는 산성 조건으로 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합물의 pH는 7 이하, 예를 들어 약 3 내지 약 6의 범위일 수 있다. 상기 혼합물의 pH를 상기 범위로 조절하기 위해 약산성 화합물을 사용할 수 있다. 상기 약산성 화합물의 구체적인 예는, 아세트산, 포름산, 인산, 옥살산, 및 이들의 염을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염으로서 KH2PO4 과 같이 산성 수용액을 형성할 수 있는 염을 사용할 경우, 상기 혼합물의 pH를 상기 범위로 조절하기 위해 별도의 산성 화합물을 사용하지 않을 수 있다.For ion exchange, the pH of the mixture can be adjusted to acidic conditions. Specifically, the pH of the mixture may be 7 or less, for example in the range of about 3 to about 6. A weakly acidic compound can be used to adjust the pH of the mixture to the above range. Specific examples of the weakly acidic compound include, but are not limited to, acetic acid, formic acid, phosphoric acid, oxalic acid, and salts thereof. When a salt capable of forming an acidic aqueous solution such as KH 2 PO 4 is used as a salt containing an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0, a separate acidic compound is used to adjust the pH of the mixture to the above range. May not be used.

상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물은 상기 혼합물로부터 분리된다. 분리 후, 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물은, 선택에 따라, 수세 단계를 거칠 수 있고, 80℃ 이하, 구체적으로 60℃ 이하, 더 구체적으로 40℃ 이하의 온도에서 대기압 또는 그 이하의 압력 하에 건조될 수 있다. 예컨대, 상기 분리된 복합 금속 수산화물은 35℃ 이하의 온도에서 감압 하에 (예컨대, 진공 오븐에서) 건조될 수 있다. 다른 예에서, 상기 분리된 복합 금속 수산화물은, 0 ℃ 이하, 구체적으로 -10℃ 이하, 더 구체적으로 -20℃ 이하, 예컨대 액체질소를 사용하여 77 켈빈(K)온도 이하의 낮은 온도에서, 동결 건조(freeze-drying)될 수 있다.The ion exchanged composite metal hydroxide is separated from the mixture. After separation, the ion-exchanged composite metal hydroxide may optionally undergo a water washing step, and is dried at atmospheric pressure or lower at a temperature of 80° C. or less, specifically 60° C. or less, and more specifically 40° C. or less Can be. For example, the separated composite metal hydroxide can be dried (eg, in a vacuum oven) under reduced pressure at a temperature of 35° C. or less. In another example, the isolated composite metal hydroxide is frozen at a temperature of 0° C. or less, specifically −10° C. or less, more specifically −20° C. or less, such as 77 Kelvin (K) temperature or lower using liquid nitrogen. It can be freeze-drying.

선택에 따라 수세 및/또는 건조된, 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물은 소성되어 복합 금속 산화물이 된다. 상기 소성은 약 200℃ 내지 약 700℃, 구체적으로 약 300℃ 내지 약 500℃, 더 구체적으로 약 400℃ 내지 약 500℃의 온도에서 실시될 수 있다. 상기 소성은 공기 분위기 또는 산소 함유 분위기에서 실시할 수 있다. 소성시간은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 약 1시간 내지 약 20시간 의 범위일 수 있다. 상기 소성에 의해 이산화탄소 흡착성능이 우수한 비정질 구조의 복합 금속 산화물을 얻을 수 있다.The ion-exchanged composite metal hydroxide, optionally washed and/or dried, is fired to become a composite metal oxide. The firing may be carried out at a temperature of about 200 °C to about 700 °C, specifically about 300 °C to about 500 °C, more specifically about 400 °C to about 500 °C. The firing can be carried out in an air atmosphere or an oxygen-containing atmosphere. The firing time is not particularly limited, and may be, for example, in the range of about 1 hour to about 20 hours. The composite metal oxide having an amorphous structure excellent in carbon dioxide adsorption performance can be obtained by the firing.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 이산화탄소 흡착제를 포함하는 이산화탄소 포집 모듈을 제공하기 위한 것이다. 상기 이산화탄소 흡착제는 컬럼 등에 충전(filling)되어 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
Another embodiment of the present invention is to provide a carbon dioxide capture module comprising the carbon dioxide adsorbent. The carbon dioxide adsorbent may be used by filling a column or the like, and is not particularly limited.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only for specifically illustrating or describing the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example

[복합 금속 산화물의 제조][Production of Complex Metal Oxide]

실시예Example 1 One

전구체인 질산알루미늄(Al(NO3)3·9H2O)과 질산마그네슘(Mg(NO3)2·6H2O)을 물 200ml와 혼합하여 수용액을 준비한다. 여기서, Mg와 Al의 몰 비율은 3:1이 되도록 상기 전구체의 사용량을 조절한다. NaOH를 물에 용해시켜 1M NaOH 수용액 100 ml를 제조한다. 상기 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 Mg와 Al의 복합 금속 수산화물을 침전시킨다. 복합 금속 수산화물의 침전 중 pH는 약 9.5 내지 10.5로 고정한다. 얻어진 복합 금속 수산화물은 24시간 동안 상온(25℃)에서 강한 교반을 통해 숙성(aging)시킨다. 이 후, 상기 복합 금속 수산화물을 원심분리 (8000RPM, 10분)로 여과하고 물로 세척한다. 이 과정을 3회 이상 반복한다. 분리된 복합 금속 수산화물을 상온(25℃)의 진공오븐에서 건조시켜 분말 형태의 복합 금속 수산화물을 얻는다. 상기 복합 금속 수산화물 분말 1g을 0.1M KH2PO4 수용액 200 ml에 넣고 24시간 동안 강하게 교반하여 이온 교환을 수행하여 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 얻는다. 이온 교환 시 pH는 4.5이다. 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 여과에 의해 분리하고 세척하고 상온(25℃)에서 진공 오븐 내에서 건조한다. 건조된 분말을 400℃에서 5시간 동안 공기 분위기에서 소성하여 복합 금속 산화물을 얻는다. 여기서 사용된 모든 물은, 질소를 버블링시켜 용존 CO2를 제거한 탈탄산 증류수(decarbonated and distilled water)를 사용한다.Aqueous aluminum nitrate (Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O) and magnesium nitrate (Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O) are mixed with 200 ml of water to prepare an aqueous solution. Here, the amount of the precursor is adjusted so that the molar ratio of Mg and Al is 3:1. NaOH was dissolved in water to prepare 100 ml of a 1M NaOH aqueous solution. A NaOH aqueous solution is added to the aqueous solution to precipitate a complex metal hydroxide of Mg and Al. The pH of the complex metal hydroxide during precipitation is set at about 9.5 to 10.5. The obtained composite metal hydroxide is aged through strong stirring at room temperature (25°C) for 24 hours. Thereafter, the composite metal hydroxide is filtered by centrifugation (8000 RPM, 10 minutes) and washed with water. This process is repeated three more times. The separated composite metal hydroxide is dried in a vacuum oven at room temperature (25°C) to obtain a composite metal hydroxide in powder form. 1 g of the composite metal hydroxide powder was added to 200 ml of a 0.1 M KH 2 PO 4 aqueous solution and vigorously stirred for 24 hours to perform ion exchange to obtain ion-exchanged composite metal hydroxide. The pH at ion exchange is 4.5. The ion-exchanged composite metal hydroxide is separated by filtration, washed, and dried in a vacuum oven at room temperature (25°C). The dried powder is fired at 400° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a composite metal oxide. For all the water used here, decarbonated and distilled water is used to remove dissolved CO 2 by bubbling nitrogen.

실시예Example 2 2

3회 이상 수세 후 분리된 상기 복합 금속 수산화물을, 액체질소를 사용하여 77 켈빈(K)온도 및 0.1 bar의 압력 하의 동결 건조하여 분말 형태의 복합 금속 수산화물을 얻는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 금속 산화물을 제조한다.Example 1 and except that the composite metal hydroxide separated after three or more washings was freeze-dried using liquid nitrogen at a temperature of 77 Kelvin (K) and a pressure of 0.1 bar to obtain a composite metal hydroxide in powder form. A composite metal oxide is prepared in the same way.

비교예Comparative example 1 One

전구체인 질산알루미늄(Al(NO3)3·9H2O)과 질산마그네슘(Mg(NO3)2·6H2O)을 물 200ml와 혼합하여 수용액을 준비한다. 여기서, Mg와 Al의 몰 비율은 3:1이 되도록 상기 전구체의 사용량을 조절한다. NaOH를 물에 용해시켜 1M NaOH 수용액 100 ml를 제조한다. 상기 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 복합 금속 수산화물을 침전시킨다. 복합 금속 수산화물의 침전 중 pH는 약 9.5 내지 10.5로 고정한다. 얻어진 복합 금속 수산화물은 24시간 동안 상온(25℃)에서 강한 교반을 통해 숙성(aging)시킨다. 이후, 상기 복합 금속 수산화물을 원심분리(8000RPM, 10분)로 여과하고 물로 세척한다. 이 과정을 3회 이상 반복한다. 분리된 복합 금속 수산화물을 액체질소를 사용하여 77 켈빈(K)온도 및 0.1 bar의 압력 하의 동결 건조하여 동결 건조하여 분말 형태의 복합 금속 수산화물을 얻는다. 상기 복합 금속 수산화물을 400℃에서 5시간 동안 공기 분위기에서 소성하여 복합 금속 산화물을 제조한다.Aqueous aluminum nitrate (Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O) and magnesium nitrate (Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O) are mixed with 200 ml of water to prepare an aqueous solution. Here, the amount of the precursor is adjusted so that the molar ratio of Mg and Al is 3:1. NaOH was dissolved in water to prepare 100 ml of a 1M NaOH aqueous solution. A NaOH aqueous solution is added to the aqueous solution to precipitate a complex metal hydroxide. The pH of the complex metal hydroxide during precipitation is set at about 9.5 to 10.5. The obtained composite metal hydroxide is aged through strong stirring at room temperature (25°C) for 24 hours. Thereafter, the composite metal hydroxide is filtered by centrifugation (8000 RPM, 10 minutes) and washed with water. This process is repeated three more times. The separated composite metal hydroxide is freeze-dried by using liquid nitrogen at 77 Kelvin (K) temperature and a pressure of 0.1 bar to freeze-dry to obtain a composite metal hydroxide in powder form. The composite metal hydroxide is fired at 400° C. for 5 hours in an air atmosphere to prepare a composite metal oxide.

비교예Comparative example 2 2

카보네이트염을 포함한 복합 금속 수산화물인 Mg4Al2(OH)12(CO3)·4H2O를 5시간 동안 공기 분위기에서 열처리하여 복합 금속 산화물을 제조한다.Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 )·4H 2 O, a composite metal hydroxide containing carbonate salt, is heat treated in an air atmosphere for 5 hours to prepare a composite metal oxide.

비교예Comparative example 3 3

전구체인 질산알루미늄(Al(NO3)3·9H2O)과 질산마그네슘(Mg(NO3)2·6H2O)을 물 200ml와 혼합하여 수용액을 준비한다. 여기서, Mg와 Al의 몰 비율은 3:1이 되도록 상기 전구체의 사용량을 조절한다. NaOH를 물에 용해시켜 1M NaOH 수용액 100ml를 제조한다. 상기 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 복합 금속 수산화물을 침전시킨다. 복합 금속 수산화물의 침전 중 pH는 약 9.5 내지 10.5로 고정한다. 얻어진 복합 금속 수산화물은 24시간 동안 상온(25℃)에서 강한 교반을 통해 숙성(aging)시킨다. 이후, 상기 복합 금속 수산화물을 원심분리(8000RPM, 10분)로 여과하고 물로 세척한다. 이 과정을 3회 반복한다. 분리된 복합 금속 수산화물을 액체질소를 사용하여 77 켈빈(K)온도 및 0.1 bar의 압력 하의 동결 건조하여 분말 형태의 복합 금속 수산화물을 얻는다. 상기 복합 금속 수산화물 분말 1g을 0.1M K2HPO4 수용액 200 ml에 넣고 24시간 동안 강하게 교반하여 이온 교환을 수행하여 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 얻는다. 이온 교환 시 pH는 9.1이다. 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 여과에 의해 분리하고 세척하고 상온(25℃)에서 진공 오븐 내에서 건조한다. 건조된 분말을 400℃에서 5시간 동안 공기 분위기에서 소성하여 복합 금속 산화물을 얻는다. 여기서 사용된 모든 물은, 질소를 버블링시켜 용존 CO2를 제거한 탈탄산 증류수(decarbonated and distilled water)를 사용한다.Aqueous aluminum nitrate (Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O) and magnesium nitrate (Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O) are mixed with 200 ml of water to prepare an aqueous solution. Here, the amount of the precursor is adjusted so that the molar ratio of Mg and Al is 3:1. NaOH was dissolved in water to prepare 100 ml of a 1M NaOH aqueous solution. A NaOH aqueous solution is added to the aqueous solution to precipitate a complex metal hydroxide. The pH of the complex metal hydroxide during precipitation is set at about 9.5 to 10.5. The obtained composite metal hydroxide is aged through strong stirring at room temperature (25°C) for 24 hours. Thereafter, the composite metal hydroxide is filtered by centrifugation (8000 RPM, 10 minutes) and washed with water. This process is repeated 3 times. The separated composite metal hydroxide is lyophilized using liquid nitrogen at a temperature of 77 Kelvin (K) and a pressure of 0.1 bar to obtain a composite metal hydroxide in powder form. 1 g of the composite metal hydroxide powder was added to 200 ml of 0.1 MK 2 HPO 4 aqueous solution and vigorously stirred for 24 hours to perform ion exchange to obtain ion-exchanged composite metal hydroxide. The pH at ion exchange is 9.1. The ion-exchanged composite metal hydroxide is separated by filtration, washed, and dried in a vacuum oven at room temperature (25°C). The dried powder is fired at 400° C. for 5 hours in an air atmosphere to obtain a composite metal oxide. For all the water used here, decarbonated and distilled water is used to remove dissolved CO 2 by bubbling nitrogen.

[복합 금속 산화물의 특성 분석][Characteristic analysis of complex metal oxides]

결정성 분석Crystallinity analysis

상기 실시예 1과 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 복합 금속 산화물의 X-선 회절(XRD) 분석을 수행한다. X-선 회절 분석은 40 kV와 40 mA로 운전되는 Cu Kα선(장비: Philips X'pert X-ray diffractometer)을 사용하여 초당 0.2도(degree)의 스캔속도로 실시한다. 그 결과, 실시예 1과 2의 복합 금속 산화물은 비정질이고, 비교예 1 내지 3의 복합 금속 산화물은 결정성임을 확인한다. 예를 들어, 도 2는 실시예 1과, 비교예 1과 비교예 2의 복합 금속 산화물의 결과를 나타낸 도이다. 비교예 1과 비교예 2의 복합 금속 산화물은 MgO상 (도 2에 s로 표시)과 MgAl2O4 상 (도 2에 p로 표시)의 결정상 피크를 보인 반면, 실시예 1에 따른 복합 금속 산화물은 비정질 구조를 가짐을 알 수 있다. 또, 비교예 2에서 사용된 Mg4Al2(OH)12(CO3)·4H2O의 X-선 회절(XRD) 분석결과를 도 3에 도시한다. 도 3으로부터, Mg4Al2(OH)12(CO3)·4H2O의 결정성 피크가 비교예 2에 따른 복합 금속 산화물의 X선 회절 스펙트럼에서도 관찰되며, 따라서 Mg4Al2(OH)12(CO3)·4H2O의 결정성 구조가 소성 후에도 붕괴되지 않고 유지되고 있음을 확인할 수 있다.
X-ray diffraction (XRD) analysis of the composite metal oxides prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 is performed. X-ray diffraction analysis was performed at a scan rate of 0.2 degrees per second using a Cu Kα ray (equipment: Philips X'pert X-ray diffractometer) operated at 40 kV and 40 mA. As a result, it was confirmed that the composite metal oxides of Examples 1 and 2 were amorphous, and the composite metal oxides of Comparative Examples 1 to 3 were crystalline. For example, FIG. 2 is a view showing the results of the composite metal oxides of Example 1 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2. The composite metal oxides of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are MgO phase (indicated by s in Fig. 2) and MgAl 2 O 4 While the peak of the crystalline phase of the phase (denoted by p in FIG. 2) is shown, it can be seen that the composite metal oxide according to Example 1 has an amorphous structure. In addition, the results of X-ray diffraction (XRD) analysis of Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 )·4H 2 O used in Comparative Example 2 are shown in FIG. 3. From FIG. 3, the crystalline peak of Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 )·4H 2 O is also observed in the X-ray diffraction spectrum of the composite metal oxide according to Comparative Example 2, and thus Mg 4 Al 2 (OH) It can be seen that the crystalline structure of 12 (CO 3 )·4H 2 O remains undisintegrated even after firing.

비표면적Specific surface area 측정 Measure

Bell Japan사의 Bell SorpMax instrument를 이용한 질소 흡착/탈착 등온반응을 통해 실시예 1 과 2 및 비교예 1 내지 3의 복합 금속 산화물의 표면적을 측정하여 하기 표 1에 정리한다.
The surface area of the composite metal oxides of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 is measured through nitrogen adsorption/desorption isothermal reaction using Bell Japan's Bell SorpMax instrument, and summarized in Table 1 below.

복합 금속 산화물 내의 금속 및 인 함량 측정Determination of metal and phosphorus content in composite metal oxides

상기 실시예 1 과 2 및 비교예 1 내지 3의 복합 금속 산화물 20mg을 1ml의 염산, 0.1ml의 질산 및 10ml의 탈이온수를 첨가하여 용액을 제조한다. 상기 용액에서 각각 1ml를 취하여 10ml 튜브 혹은 플라스크에 넣고 2% HCl로 10배 희석시켜 샘플 용액을 제조한다. 상기 샘플 용액과 유도결합플라즈마 원자방출분광기 (ICP-AES) (장비: Shimadzu ICPS-8100 sequential spectrometer)를 이용하여 상기 복합 금속 산화물에서의 Mg, Al, 및 P 함량을 분석한다. 그 결과를 하기 표 1에 정리한다.20 mg of the complex metal oxides of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were prepared by adding 1 ml of hydrochloric acid, 0.1 ml of nitric acid, and 10 ml of deionized water. Take 1 ml each from the above solution, put it in a 10 ml tube or flask, and dilute 10 times with 2% HCl to prepare a sample solution. Mg, Al, and P content in the composite metal oxide were analyzed using the sample solution and an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) (equipment: Shimadzu ICPS-8100 sequential spectrometer). The results are summarized in Table 1 below.

Mg (wt.%)Mg (wt.%) Al (wt.%)Al (wt.%) Mg/Al(원자비)Mg/Al (atomic ratio) P (wt.%)P (wt.%) BET 표면적 (m2/g)BET surface area (m 2 /g) 실시예1Example 1 25.025.0 9.89.8 2.832.83 15.915.9 3434 실시예2Example 2 15.415.4 7.87.8 2.202.20 22.122.1 7373 비교예1Comparative Example 1 34.434.4 13.913.9 2.752.75 -- 210210 비교예2Comparative Example 2 31.931.9 12.412.4 2.862.86 -- 4242 비교예3Comparative Example 3 29.629.6 12.112.1 2.722.72 6.36.3 6161

표 1로부터, 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 3의 경우, P가 Mg와 Al과 복합 금속 산화물을 형성하고 있음을 알 수 있다.
From Table 1, it can be seen that in the case of Example 1, Example 2, and Comparative Example 3, P forms a complex metal oxide with Mg and Al.

[복합 금속 산화물을 사용한 이산화탄소 흡착 실험][Co2 adsorption experiment using complex metal oxide]

이산화탄소 carbon dioxide 흡착능 시험Adsorption capacity test

실시예 1과 2 및 비교예 1 내지 3에 따른 복합 금속 산화물을 각각 0.25g씩 석영(quartz) 컬럼에 채운 다음, 상기 컬럼을 통해 연소 후(post-combustion) 10부피% CO2/90부피% N2 혼합가스 조성물 및 연소 전(pre-combustion) 40부피% CO2/60부피% H2의 혼합 가스 조성물을 200ml/min의 속도로 200℃의 온도 및 1 bar의 압력으로 흘려준다. 상기 흡착 실험으로부터 실시예 1과 2 및 비교예 1 내지 3의 복합 금속 산화물의 CO2 흡착능(adsorption capacity) 을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 정리한다. 흡착능은 하기 식에 따라 구한다:The composite metal oxides according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were each filled in a quartz column by 0.25 g, and then post-combustion through the column (10% by volume) CO 2 /90% by volume N 2 The mixed gas composition and the pre-combustion 40 vol% CO 2 /60 vol% H 2 mixed gas composition are flowed at a rate of 200 ml/min at a temperature of 200° C. and a pressure of 1 bar. From the adsorption experiment, CO 2 adsorption capacity of the composite metal oxides of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 was measured, and the results are summarized in Table 2 below. Adsorption capacity is determined according to the following equation:

흡착능 (mmol/g 또는 wt%) = CO2 함량 (mmol 또는 g)/ 흡착제 중량 (g)Adsorption capacity (mmol/g or wt%) = CO 2 content (mmol or g)/ adsorbent weight (g)

하기 표 1에서, "총 CO2 흡착능" 은 CO2 흡착능 실험 중 흡착제 1g 당 흡착된 총 CO2 양 (mmol 또는 g)이며, "90% BT 흡착능" (즉, 90% 파과 흡착능(breakthrough adsorption capacity))은, 흡착제 1g 당 파과 곡선 (breakthrough curve)상에서 CO2가 더 이상 흡착되지 않고 초기 함량의 10%의 CO2 가 실시간으로 검출될 때까지의 흡착된 총 CO2 양 이다.In Table 1 below, “total CO 2 adsorption capacity” is the total amount of CO 2 adsorbed per gram of adsorbent during the CO 2 adsorption capacity experiment (mmol or g), and “90% BT adsorption capacity” (ie 90% breakthrough adsorption capacity )) is a total amount of adsorption of CO 2 until on the breakthrough curve (breakthrough curve) adsorbent per 1g of 10% of the CO 2 content of the initial CO 2 is no longer be adsorbed to be detected in real time.

가스 조성 및 흡착능Gas composition and adsorption capacity 실시예1Example 1 실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 10CO2/90N2 10CO 2 /90N 2 총 CO2 흡착능
(mmol/g)
Total CO2 adsorption capacity
(mmol/g)
2.57
(11.3 wt.%)
2.57
(11.3 wt.%)
3.07
(13.51 wt.%)
3.07
(13.51 wt.%)
1.07
(4.71 wt.%)
1.07
(4.71 wt.%)
1.08
(4.75 wt.%)
1.08
(4.75 wt.%)
1.24
(5.46 wt.%)
1.24
(5.46 wt.%)
BT 90% 흡착능
(mmol/g)
BT 90% adsorption capacity
(mmol/g)
2.36
(10.38 wt.%)
2.36
(10.38 wt.%)
2.73
(12.01 wt.%)
2.73
(12.01 wt.%)
0.81
(3.56 wt.%)
0.81
(3.56 wt.%)
0.77
(3.39 wt.%)
0.77
(3.39 wt.%)
1.01
(4.44 wt.%)
1.01
(4.44 wt.%)
40CO2/60H2 40CO 2 /60H 2 총 CO2 흡착능
(mmol/g)
Total CO2 adsorption capacity
(mmol/g)
5.18
(22.79 wt.%)
5.18
(22.79 wt.%)
7.00
(30.8 wt.%)
7.00
(30.8 wt.%)
3.41
(15.0 wt.%)
3.41
(15.0 wt.%)
3.30
(14.52 wt.%)
3.30
(14.52 wt.%)
3.59
(15.80 wt.%)
3.59
(15.80 wt.%)
BT 90% 흡착능
(mmol/g)
BT 90% adsorption capacity
(mmol/g)
4.30
(18.92 wt.%)
4.30
(18.92 wt.%)
5.82
(25.61 wt.%)
5.82
(25.61 wt.%)
2.91
(12.80 wt.%)
2.91
(12.80 wt.%)
2.70
(11.88 wt.%)
2.70
(11.88 wt.%)
3.07
(13.51 wt.%)
3.07
(13.51 wt.%)

표 2의 결과로부터, 실시예 1과 실시예 2의 복합 금속 산화물이 비교예 1 내지 3의 복합 금속 산화물에 비하여 더 높은 수준의 이산화탄소 흡착 성능을 보임을 알 수 있다.
From the results of Table 2, it can be seen that the composite metal oxides of Examples 1 and 2 show a higher level of carbon dioxide adsorption performance than the composite metal oxides of Comparative Examples 1 to 3.

온도에 따른 흡착 성능 평가Evaluation of adsorption performance according to temperature

실시예 2의 복합 금속 산화물을 석영(quartz) 컬럼에 채운 다음 하기 조건 하에, 200℃, 300℃, 400℃, 및 500℃의 온도에서 이산화탄소 흡착 실험을 수행하고, 결과로서 얻은 파과 곡선으로부터 총 이산화탄소 흡착능과 90% BT 흡착능을 계산하여 하기 표 3에 정리한다:The composite metal oxide of Example 2 was filled in a quartz column and then subjected to carbon dioxide adsorption experiments at temperatures of 200° C., 300° C., 400° C., and 500° C. under the following conditions, and total carbon dioxide from the resulting breakthrough curve. The adsorption capacity and 90% BT adsorption capacity are calculated and summarized in Table 3 below:

유입 가스 스트림의 조성: 40% CO2 + 60% H2 Composition of the inlet gas stream: 40% CO 2 + 60% H 2

총 유속: 200ml/minTotal flow rate: 200ml/min

충전시킨 복합 금속 산화물의 중량: 0.25g Weight of the filled composite metal oxide: 0.25 g

압력: 1 barPressure: 1 bar

온도Temperature 이산화탄소 총 흡착능(mmol/g)Total carbon dioxide adsorption capacity (mmol/g) 90% BT 흡착능 (mmol/g)90% BT adsorption capacity (mmol/g) 200℃200℃ 7.00
(30.8 wt.%)
7.00
(30.8 wt.%)
5.82
(25.6 wt.%)
5.82
(25.6 wt.%)
300℃300℃ 7.82
(34.4 wt.%)
7.82
(34.4 wt.%)
6.70
(29.5 wt.%)
6.70
(29.5 wt.%)
400℃400℃ 9.30
(40.9 wt.%)
9.30
(40.9 wt.%)
7.91
(34.8 wt.%)
7.91
(34.8 wt.%)
500℃500℃ 6.11
(26.9 wt.%)
6.11
(26.9 wt.%)
4.77
(21.0 wt.%)
4.77
(21.0 wt.%)

상기 표 3의 결과로부터, 실시예 2의 복합 금속 산화물은 200℃ 내지 500℃의 온도에서 높은 수준의 흡착능을 가짐을 알 수 있다.
From the results of Table 3, it can be seen that the composite metal oxide of Example 2 has a high level of adsorption capacity at a temperature of 200°C to 500°C.

복합 금속 산화물의 내구성 시험(등온 순환 시험)Durability test of composite metal oxide (isothermal circulation test)

실시예 2 및 비교예 2의 복합 금속 산화물을 석영 컬럼에 채우고, 하기 조건 하에 이산화탄소 흡착 성능 실험 (등온 재생 시험)을 100회의 사이클 동안 수행하여 이산화탄소 흡착능의 변화를 관찰하고, 그 결과를 도 5에 나타낸다:The composite metal oxides of Example 2 and Comparative Example 2 were filled in a quartz column, and a carbon dioxide adsorption performance experiment (isothermal regeneration test) was performed for 100 cycles under the following conditions to observe changes in carbon dioxide adsorption capacity, and the results are shown in FIG. 5. Indicates:

유입 가스 스트림의 조성: 40% CO2 + 60% H2 Composition of the inlet gas stream: 40% CO 2 + 60% H 2

총 유속: 200ml/minTotal flow rate: 200ml/min

충전시킨 복합 금속 산화물의 중량: 0.25 g Weight of the filled composite metal oxide: 0.25 g

온도 및 압력: 200℃, 1barTemperature and pressure: 200℃, 1bar

도 5의 결과로부터 100회에 이르는 사이클 동안 실시예 3의 복합 금속 산화물은 25 wt% 이상의 흡착능을 유지하며, 흡착능에 있어 실질적인 변화가 없음을 알 수 있다. 반면, 비교예 2의 복합 금속 산화물은, 10 wt% 정도의 흡착능을 나타내며, 흡착능의 현저한 저하가 있음을 알 수 있다.
From the results of FIG. 5, it can be seen that the composite metal oxide of Example 3 maintains an adsorption capacity of 25 wt% or more for up to 100 cycles, and there is no substantial change in adsorption capacity. On the other hand, it can be seen that the composite metal oxide of Comparative Example 2 exhibits an adsorption capacity of about 10 wt% and a significant decrease in adsorption capacity.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.

Claims (26)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 2가의 제1 금속(M1) 및 3가의 제2 금속(M2) 및 전기음성도가 2.0 내지 4.0인 원소(A)를 포함하고 비정질 구조를 가지는 복합 금속 산화물을 포함하는 이산화탄소 흡착제를 제조하는 방법으로서,
2가 금속의 염과 3가 금속의 염을 물에 용해시켜 혼합 수용액을 얻는 단계; 상기 혼합 수용액의 pH를 염기성으로 조절하여 복합 금속 수산화물을 침전시키는 단계; 상기 복합 금속 수산화물을 분리하는 단계; 상기 복합 금속 수산화물을 전기 음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 함유하는 염의 수용액과 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물의 pH를 7 이하로 조절하고 교반하여 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 형성하는 단계; 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 분리하는 단계; 및 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 소성하여 복합 금속 산화물을 얻는 단계를 포함하되, 상기 2가 금속의 염과 상기 3가 금속의 염은 카보네이트 음이온을 포함하지 않는, 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
To prepare a carbon dioxide adsorbent comprising a complex metal oxide having an amorphous structure and containing a divalent first metal (M 1 ) and a trivalent second metal (M 2 ) and an element (A) having an electronegativity of 2.0 to 4.0 As a method,
Dissolving a salt of a divalent metal and a salt of a trivalent metal in water to obtain a mixed aqueous solution; Adjusting the pH of the mixed aqueous solution to basic to precipitate a complex metal hydroxide; Separating the composite metal hydroxide; Mixing the composite metal hydroxide with an aqueous solution of a salt containing an element having an electronegativity of about 2.0 to about 4.0 to obtain a mixture; Adjusting the pH of the mixture to 7 or less and stirring to form an ion-exchanged composite metal hydroxide; Separating the ion-exchanged composite metal hydroxide; And firing the ion-exchanged composite metal hydroxide to obtain a composite metal oxide, wherein the salt of the divalent metal and the salt of the trivalent metal do not contain carbonate anions.
제12항에 있어서,
상기 2가 금속의 염은 알칼리 토금속, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 금속을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물(hydrate)에서 선택되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
The salt of the divalent metal is a method for producing a carbon dioxide adsorbent selected from nitrates, acetates and hydrates of the first metal selected from alkaline earth metals, transition metals, and combinations thereof.
제13항에 있어서,
상기 2가 금속의 염은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 금속을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물에서 선택되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 13,
The salt of the divalent metal is magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn) ), beryllium (Be), and a method for producing a carbon dioxide adsorbent selected from nitrates, acetates, and hydrates comprising the first metal selected from combinations thereof.
제12항에 있어서,
상기 3가 금속의 염은, 상기 제1 금속과 다르고, IUPAC 주기율표의 13족 원소, 전이금속 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 금속을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물에서 선택되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
The salt of the trivalent metal is a carbon dioxide adsorbent selected from nitrates, acetates and hydrates thereof, which is different from the first metal, and includes a second metal selected from Group 13 elements of the IUPAC periodic table, transition metals, and combinations thereof. Method of manufacturing.
제15항에 있어서,
상기 3가 금속의 염은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 란탄(La), 세륨(Ce), 갈륨(Ga), 인듐(In), 바나듐(V) 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 금속을 포함하는 질산염, 아세트산염 및 이들의 수화물에서 선택되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 15,
The salt of the trivalent metal is aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), lanthanum (La), cerium (Ce), gallium (Ga), indium (In) ), a method for producing a carbon dioxide adsorbent selected from nitrates, acetates and hydrates comprising a second metal selected from vanadium (V) and combinations thereof.
제12항에 있어서,
상기 혼합 수용액의 pH는 9 내지 12로 조절되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
The method of preparing a carbon dioxide adsorbent whose pH of the mixed aqueous solution is adjusted to 9 to 12.
제12항에 있어서,
상기 방법은, 상기 복합 금속 수산화물을 60℃ 이하의 온도에서 교반으로 숙성하는 단계를 더 포함하는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
The method further comprises the step of aging the composite metal hydroxide with stirring at a temperature of 60° C. or less to produce a carbon dioxide adsorbent.
제12항에 있어서,
상기 방법은, 상기 복합 금속 수산화물을 60℃ 이하의 온도 및 대기압 이하의 압력 하에 건조하는 단계를 더 포함하는 이산화탄소 흡착제의 제조 방법.
The method of claim 12,
The method further comprises the step of drying the composite metal hydroxide under a temperature of 60° C. or less and a pressure of atmospheric pressure or less.
제12항에 있어서,
상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물은 하기 화학식 2로 표현되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법:
[화학식 2]
[M1 1 -xM2 x(OH)2]x+[((A1)y(A2)z(A3)1-y-z)n- x/n]x-·mH2O
상기 화학식 2에서 M1은 2가의 제1 금속이고 M2는 3가의 제2 금속이고, A1는 상기 2가 금속의 염의 음이온이고, A2는 상기 3가 금속의 염의 음이온이고, A3은 상기 전기음성도가 약 2.0 내지 약 4.0인 원소를 포함하는 염의 음이온이고, x, y 및 z는 각각 약 0.2 내지 약 0.4의 범위에 있되, y+z는 1보다 작고, n은 이온 교환되는 음이온(A3)과 상기 2가 금속 염의 음이온 및 상기 3가 금속염의 음이온(A1 및 A2)의 가수에 따라 결정되고, m은 약 0 내지 약 8의 범위임.
The method of claim 12,
The ion-exchanged composite metal hydroxide is a method for preparing a carbon dioxide adsorbent represented by the following Chemical Formula 2:
[Formula 2]
[M 1 1 -x M 2 x (OH) 2 ] x+ [((( A 1 ) y (A 2 ) z (A 3 ) 1-yz ) n- x/n ] x -mH 2 O
In Formula 2, M 1 is a divalent first metal, M 2 is a trivalent second metal, A 1 is an anion of the salt of the divalent metal, A 2 is an anion of the salt of the trivalent metal, and A 3 is The electronegativity is an anion of a salt containing an element of about 2.0 to about 4.0, x, y and z are respectively in the range of about 0.2 to about 0.4, y + z is less than 1, n is an ion exchanged anion It is determined according to the valence of (A 3 ) and the anion of the divalent metal salt and the anion (A 1 and A 2 ) of the trivalent metal salt, and m ranges from about 0 to about 8.
제12항에 있어서,
상기 2가 금속의 염의 음이온(A2)과 3가 금속의 염의 음이온(A3)은 각각 독립적으로 질산 이온(NO3 -) 아세트산 이온(CH3COO-) 및 이들의 조합에서 선택되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
The divalent salt of the anion of the metal (A 2) and the salt anion of a trivalent metal (A 3) is nitrate ion are each independently (NO 3 -) acetate ions (CH 3 COO -) and the carbon dioxide adsorbent is selected from a combination of Method of manufacturing.
제12항에 있어서,
상기 전기음성도가 2.0 내지 4.0인 원소를 함유하는 염의 음이온은 인산이온(PO4 3 -), 붕산이온(BO3 3 -), 황산이온(SO4 2 -), 과산화황산이온(S2O8 2 -), 염산이온(Cl-), 염소산이온(ClO4 -), 불산이온(F-) 및 이들의 조합에서 선택되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
Salt anions which the electronegativity contains 2.0 to 4.0 in an element is the phosphate ion (PO 4 3 -), boric acid ion (BO 3 3 -), sulfate ion (SO 4 2 -), peroxide sulfuric acid ion (S 2 O 82 -), a hydrochloric acid ion (Cl -), chlorate ion (ClO 4 -), hydrofluoric acid ions (F -) and the method for producing a carbon dioxide adsorbent is selected from a combination of the two.
제12항에 있어서,
상기 전기음성도가 2.0 내지 4.0인 원소를 함유하는 염은 K+, Ca2 +, NH4 +, Na+ 및 이들의 조합에서 양이온을 포함하는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
The method for producing a carbon dioxide adsorbent containing a cation in the salt containing the element having an electronegativity of 2.0 to 4.0 is K + , Ca 2 + , NH 4 + , Na + and combinations thereof.
제12항에 있어서,
상기 혼합물의 pH는 3 내지 6으로 유지하여 상기 이온 교환된 복합 금속 수산화물을 형성하는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
A method of preparing a carbon dioxide adsorbent to maintain the pH of the mixture at 3 to 6 to form the ion-exchanged composite metal hydroxide.
제12항에 있어서,
상기 소성은 200℃ 내지 700℃의 온도에서 수행되는 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
The method of claim 12,
The firing method of the carbon dioxide adsorbent is carried out at a temperature of 200 ℃ to 700 ℃.
삭제delete
KR1020130004586A 2012-02-02 2013-01-15 Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capure module for carbon dioxide KR102132779B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/750,139 US9248426B2 (en) 2012-02-02 2013-01-25 Adsorbent for carbon dioxide, method of preparing the same, and capture module for carbon dioxide
EP13153515.5A EP2623197B1 (en) 2012-02-02 2013-01-31 Method for manufacturing an adsorbent for carbon dioxide
JP2013018320A JP6173703B2 (en) 2012-02-02 2013-02-01 Carbon dioxide adsorbent, method for producing the same, and carbon dioxide capturing module including the same
CN201310043235.4A CN103240050B (en) 2012-02-02 2013-02-04 For the adsorbent of carbon dioxide, its preparation method and carbon dioxide capture module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120010987 2012-02-02
KR20120010987 2012-02-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130089587A KR20130089587A (en) 2013-08-12
KR102132779B1 true KR102132779B1 (en) 2020-07-10

Family

ID=49215446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130004586A KR102132779B1 (en) 2012-02-02 2013-01-15 Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capure module for carbon dioxide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102132779B1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102093442B1 (en) 2013-03-15 2020-03-25 삼성전자주식회사 Carbon dioxide gas adsorbent and production methods thereof, carbondioxide capture module comprising the same, and methods for separating carbondioxide using the same
KR102089372B1 (en) * 2013-09-27 2020-03-16 한국전력공사 Acid Gas Capture composition and method for capturing acid gas using the same
KR102212325B1 (en) 2013-12-31 2021-02-03 삼성전자주식회사 Carbon dioxide adsorbents, production methods thereof, and methods for separating carbondioxide using the same
KR102255235B1 (en) 2014-04-28 2021-05-21 삼성전자주식회사 Carbon dioxide adsorbent including alkalimetal double salts and methods for preparing the same
KR101917810B1 (en) * 2015-09-25 2019-01-29 고려대학교 산학협력단 Hydrotalcite Having High Mg Content and Method of Preparing the Same
US11154851B2 (en) 2018-11-26 2021-10-26 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Erica Campus Two-dimensional material for removal of anions and applications thereof
CN113663637B (en) * 2021-08-02 2022-05-03 中国科学院武汉岩土力学研究所 Ternary metal hydroxide adsorbent and preparation method and application thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008525292A (en) 2004-12-24 2008-07-17 ザ ユニバーシティー オブ クイーンズランド Suspension preparation method
JP2008290072A (en) 2008-05-01 2008-12-04 National Institute For Materials Science Carbon dioxide removing agent and its regenerating method
WO2009072488A2 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 National Institute For Materials Science Process for producing anion exchange layered double hydroxide

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008525292A (en) 2004-12-24 2008-07-17 ザ ユニバーシティー オブ クイーンズランド Suspension preparation method
WO2009072488A2 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 National Institute For Materials Science Process for producing anion exchange layered double hydroxide
JP2008290072A (en) 2008-05-01 2008-12-04 National Institute For Materials Science Carbon dioxide removing agent and its regenerating method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Piotr Kustrowski et al., Materials Research Bulletin, 2004, Vol. 39, pp. 263-281*
Qiang Wang et al., Catalysis Today, 2011, Vol. 164, pp. 198-203*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130089587A (en) 2013-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6173703B2 (en) Carbon dioxide adsorbent, method for producing the same, and carbon dioxide capturing module including the same
KR102132779B1 (en) Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capure module for carbon dioxide
KR102093442B1 (en) Carbon dioxide gas adsorbent and production methods thereof, carbondioxide capture module comprising the same, and methods for separating carbondioxide using the same
KR102064551B1 (en) Adsorbent for carbon dioxide, method of preparing the same, and capture module for carbon dioxide
KR102092940B1 (en) Carbon dioxide gas adsorbents and production methods thereof, carbon dioxide capture modules comprising the same, and methods for separating carbon dioxide using the same
KR20130101936A (en) Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capture module for carbon dioxide
Lee et al. Thermal conversion of a tailored metal–organic framework into lithium silicate with an unusual morphology for efficient CO 2 capture
Harada et al. Tri-lithium borate (Li 3 BO 3); a new highly regenerable high capacity CO 2 adsorbent at intermediate temperature
CN103785347A (en) Composite oxide adsorbent for adsorption of medium/high temperature CO2
US20100135884A1 (en) Process for Desulfurization of Hot Fuel Gases
KR102304623B1 (en) Porous adsorbent and method for producing the same
WO2018109823A1 (en) Strontium ion adsorbent and production method therefor
KR102255235B1 (en) Carbon dioxide adsorbent including alkalimetal double salts and methods for preparing the same
CN110586178B (en) SAPO-34 molecular sieve and Cu/SAPO-34 denitration catalyst, preparation method and application thereof, and denitration method
KR20210054745A (en) Porous adsorbent and production method with improved stability for co2 capture
JP5044973B2 (en) Carbon dioxide absorbing material, method for producing the same, and carbon dioxide absorbing method
KR101702123B1 (en) Method of Preparing Carbon Dioxide Sorbent Through Sol-Gel
KR102376491B1 (en) Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capture module for carbon dioxide
US20100327224A1 (en) Compounds for Desulfurization of Hot Fuel Gases
KR20200026228A (en) Adsorbent for carbon dioxide, method preparing the same and capture module for carbon dioxide
KR101499694B1 (en) Oxygen adsorbent for easy desorption of oxygen and preparation method thereof
Endot et al. Characterization of novel solvothermolysed dolomite for carbon dioxide separation from synthetic gas mixture
KR20220145003A (en) Chabazite zeolites comprising silver ion and method of preparing same
WO2010151461A2 (en) Compounds and process for desulfurization of hot fuel gases

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant