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温室效应一直受到人们的广泛关注,CO2作为主要的温室气体是重点碳捕集对象。为了减缓碳排放,整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)以及CO2吸附强化甲烷、甲醇等生物质水蒸汽转化技术相继被研发,这些工艺中都需要高效中温C02吸附材料,适宜吸附操作温度在473 K-673 K之间。水滑石一直被认为是潜在的中温CO2吸附剂,但现有的水滑石CO2吸附能力偏低,还不能满足工业要求。本文通过碱金属硝酸盐浸渍强化水滑石吸附CO2能力,研究内容及主要结论如下:首先分别使用NaNO3、KNO3、Na/KNO3对现有的水滑石材料(商业品牌号MG60,镁铝比约为2)进行改性,考察硝酸盐浸渍量、吸附/脱附温度对材料吸附CO2性能的影响,确定最优操作条件。Na/KN03为1:1摩尔比例配置的硝酸混盐,具有较低的熔点(493K),熔盐浸渍的水滑石材料能够减少颗粒内扩散传质阻力,提高CO2吸附解吸速率,Na/KNO3-MG60在473 K时吸附量可达1.19 mmol·g-1,是MG60吸附量的二倍以上。其次基于低镁铝比水滑石硝酸盐浸渍改性研究,本文进一步探讨高镁铝比水滑石硝酸盐浸渍改性。首先采用共沉淀和沉淀产品乙醇洗涤法自制Mg/Al比为3、10、20的水滑石纳米材料。然后,采用Na/KNO3浸渍改性水滑石材料。结果发现镁铝比越大,改性水滑石吸附CO2性能越好,如Na/KNO3-HTlc20(Mg/A1=20)在623K时吸附量可达3.21 mmol·g-1,是未改性HTlc20材料吸附量的六倍以上,且具有良好的热稳定性。此外,Na/KNO3浸渍改性高镁铝比水滑石的CO2吸附性能明显优于K2CO3改性的水滑石材料。最后本文使用拉曼光谱并结合红外光谱表征,探讨碱金属硝酸盐和碱金属碳酸盐浸渍水滑石强化CO2吸附机理。两种表征方法都显示Na/KNO3浸渍水滑石材料后增加水滑石表面的碱性活性位点提高吸附CO2能力,而K2CO3浸渍水滑石材料后在水滑石表面形成Mg-O-K和K-O-Mg(Al)活性键,与CO2发生反应形成K2Mg(CO3)2。