由于化石燃料的大量使用,作为主要温室气体的二氧化碳(CO2)浓度一直在增加。一方面二氧化碳的过量排放加剧了温室效应,但是另一方面作为一种C1来源在有机合成中很具有吸引力。如果能够将其进行分离利用,不但能够降低温室效应,而且还可以作为原料合成其它化合物并用于生活及工业生产中。在各类二氧化碳吸附剂中,氧化钙因为具有材料来源广泛,理论吸附量高,可循环使用等优点,受到广泛关注。但是由于高温所导致的烧结会造成吸附量和循环稳定性的下降,所以需要通过提高吸附量以及抗烧结能力对CaO基吸附剂进行改善。如果通过二氧化碳与碱土金属氢化物或金属单质发生还原反应,能够将二氧化碳还原成清洁能源燃料(CH4与H2)或者其它产物(例如无定形碳),并得到相应的氧化物。这样既能实现对CO2的利用,又能够得到用于二氧化碳吸附的固体吸附剂。本文主要内容是利用CO2还原法制备CaO基复合材料及其CO2吸附性能的研究,具体研究内容如下:1.首先在室温下利用CO2与CaH2的机械化学反应制备CaO@C复合材料。通过吸附测试发现CaO@C复合材料是一种高性能且耐烧结的CaO基吸附剂,在650℃碳酸化吸附2h的条件下,CaO@C复合材料的二氧化碳吸附量为42 wt%,分别比未处理和球磨的CaO高255%和23%,并且气体产物中CO2转化成CH4的产率为27.3%。30次循环后,CaO@C复合材料的活性损失为46%,明显低于球磨过的CaO(60%)。CaO@C吸附剂中CaO和C的均匀混合实现了高吸附量,低起始吸附温度,快速吸附速率和良好的循环稳定性。2.在上一章实验的基础上,我们用1:1、1:2、1:4和1:8 mol/mol的MgH2/CaH2混合物与CO2进行机械化学反应,从而实现CO2选择性甲烷化的同时制备出高性能的CaO基吸附剂。在这些反应中,CO2被完全转化,CH4是气相中唯一的烃类产物。甲烷化选择性接近100%,CH4的产率达到30%。此外,由MgO,CaO和C组成的固体产物是新型的,高性能的CaO基吸附剂。在不同比例的吸附剂中,MgO/4CaO/C吸附剂显示出59.3 wt%的高初始吸附量,在30次循环后的平均活性损失仅为1.6%。3.考虑到金属氢化物较高的成本,为了降低成本并制备性能有所改善的CaO基吸附剂,结合实际条件选择用更为便宜的单质Ca和Mg为合成原料,利用加热法与CO2进行还原反应,并对制备的CaO/C和MgO/4CaO/C样品进行吸附性能测试。虽然CaO/C在第二次吸附出现自激活现象,但是其最高吸附量仅达到12wt%,在30次循环后仅能吸附2.3 wt%,总失活率高达80%。MgO/4CaO/C的吸附性能在第一次吸附时达到最高的24.8 wt%,然后在接下来的循环中逐渐降低,到第8次循环时性能基本趋于稳定,在30次循环后吸附量仍能保持在12 wt%,总失活率为51%。在本章中使用加热法还原二氧化碳并制备CaO基吸附剂,能够将CO2还原成无定形碳实现对CO2的再次利用,也在一定程度上降低了成本,虽然性能改善方面存在局限性,但是也能为加热法制备CaO基吸附剂提供参考。