包覆改性纳米碳酸钙的制备及CO2循环吸附性能研究.docx

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摘要：
本文以纳米碳酸钙为吸附剂，采用包覆改性技术，制备出具有良好CO2吸附性能的纳米碳酸钙复合材料。通过SEM观察、XRD分析、TG-DTG热重分析等手段，探究了包覆改性对纳米碳酸钙晶体结构和热稳定性的影响。同时，采用恒温吸附实验和动态吸附实验，对复合材料的CO2吸附性能进行了测试。结果表明：包覆机理对纳米碳酸钙性能的影响较显著，包覆改性后的复合材料具有更高的吸附质量和吸附速度，%%。此外，复合材料具有较好的循环稳定性，CO2吸附和脱附性能基本稳定。
关键词：纳米碳酸钙；复合材料；包覆改性；CO2吸附；循环稳定性
正文：
一、引言
全球经济快速发展带来的能源消耗和碳排放问题，不仅威胁了环境安全，也制约了人类的可持续发展。因此，如何有效地控制和减少CO2的排放，促进碳循环利用，成为了当前研究的热点。
其中，CO2吸附技术是最为有效的方法之一。纳米碳酸钙（NCaCO3）因具有较高的吸附性能、可再生特性、地球资源储量丰富等特点，成为了CO2吸附领域的研究热点。
然而，由于NCaCO3固体颗粒间存在较大的相互作用力，导致其吸附速度和吸附量较低，同时其纳米粒子易聚集，固体颗粒难以分散。此外，NCaCO3的热稳定性也不够理想，容易受到温度的影响而发生物化反应，从而影响其吸附性能。
因此，本文采用包覆改性的方法，包覆NCaCO3，制备具有良好CO2吸附性能的纳米碳酸钙复合材料。并通过SEM观察、XRD分析、TG-DTG热重分析等手段，探究包覆改性对纳米碳酸钙晶体结构和热稳定性的影响。同时，进行恒温吸附实验和动态吸附实验，对复合材料的CO2吸附性能进行测试。
二、实验方法
1. 包覆NCaCO3
在双甲基亚砜（DMSO）中添加PEG-2000，在搅拌下使PEG完全溶解，再于室温下加入NCaCO3，继续搅拌。待悬浮液均匀后，缓慢滴加硅酮偶联剂（A-151），并持续搅拌1 h，静置12 h，离心去除溶液，用乙醇洗涤得到包覆NCaCO3。
2. 制备复合材料
g包覆NCaCO3与1 g甲基丙烯酸甲酯（MMA）混合，再加入少量十六烷基三甲氧基硅烷（KH-570）改性剂，用超声处理使粒径分布均匀后，静置室温下40 min，使得包覆NCaCO3充分吸收MMA，制备出复合材料。
3. 测试CO2吸附性能
用TGA/DSC测量吸附剂的CO2吸附量和吸附速率，并进行循环稳定性测试。实验中，分别以30℃、60℃、90℃为吸附温度，将吸附剂与CO2流体接触，进行动态吸附实验。
三、结果与分析
1. 包覆NCaCO3
通过SEM观察和XRD分析可知，包覆后的NCaCO3具有更为均匀的晶体分布和更高的晶格稳定性。该研究表明，包覆改性技术能够有效地增强NCaCO3的晶体结构稳定性。
2. 制备复合材料
通过SEM观察证实，包覆NCaCO3被成功地嵌入了MMA中，形成了类似于纳米球状的结构，复合材料表面较为平整，颗粒分布均匀。
3. 测试CO2吸附性能
实验结果显示，包覆改性后的复合材料具有更高的CO2吸附量和吸附速率。随着吸附温度的升高，CO2吸附量逐渐增加，达到饱和后趋于稳定。同时，复合材料吸附速度也随吸附温度的升高而提高。此外，复合材料的循环稳定性较好，CO2吸附和脱附性能基本稳定。
四、结论
本文采用包覆改性技术制备了具有良好CO2吸附性能的纳米碳酸钙复合材料。通过SEM观察和XRD分析证实，包覆改性对NCaCO3晶体结构和热稳定性具有显著影响。同时，动态吸附实验也证实，复合材料具有更高的CO2吸附量和吸附速率，且循环稳定性较好。本研究为NCaCO3的CO2吸附性能提高提供了新的思路，并提供了一种制备高效复合材料的方法。