权利要求
1.一种二氧化碳吸附剂，其特征在于，包括：核壳结构的活性颗粒;所述活性颗粒的核体包括CaO或MgO中的至少一种;
所述活性颗粒的壳体包括Ca(OH)2或Mg(OH)2中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，满足特征(1)~(4)中的至少一种：
(1)所述二氧化碳吸附剂还包括粘结剂，所述粘结剂包括硅基材料、
铝基材料或矿物质中的至少一种;
(2)所述二氧化碳吸附剂还包括添加剂，所述添加剂包括金属氧化物或金属盐中的至少一种;
(3)所述活性颗粒的粒径为1mm~10cm;
(4)所述壳体的厚度占所述活性颗粒直径的占比为0%~90%，且不为0。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，满足特征(1)~(4)中的至少一种：
(1)所述硅基材料包括硅溶胶、硅酸钠或硅酸盐水泥中的至少一种;
(2)所述铝基材料包括铝溶胶、
氧化铝、拟薄水铝石、高铝水泥或铝矾土中的至少一种;
(3)所述矿物质包括膨润土、铝矾土或钢渣中的至少一种;
(4)所述金属氧化物包括Al2O3、TiO2、ZrO2、Fe2O3、Y2O3、CeO2、La2O3或ZnO中的至少一种;
(5)所述金属盐包括
锂盐、钠盐、钾盐或铝盐中的至少一种;
(6)所述活性颗粒的粒径为5mm~20mm;
(7)所述壳体的厚度占所述活性颗粒直径的占比为50%~80%。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述核体占所述活性颗粒总重量的10wt.%~100wt.%，且不为100wt.%;
和/或，所述壳体占所述活性颗粒总重量的0wt.%~90wt.%，且不为0。
5.根据权利要求2所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，满足特征(1)~(4)中的至少一项：
(1)所述核体占所述活性颗粒总重量的10wt.%~20wt.%;
(2)所述壳体占所述活性颗粒总重量的50wt.%~80wt.%;
(3)所述粘结剂占所述活性颗粒总重量的0wt.%~50wt.%;
(4)所述添加剂占所述活性颗粒总重量的0wt.%~20wt.%。
6.一种如权利要求1~5任意一项所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将前驱体制成前驱体颗粒;
将所述前驱体颗粒进行煅烧，得到中间颗粒;
将所述中间颗粒使用水蒸汽处理，得到具有核壳结构的活性颗粒;
其中，所述前驱体包括钙盐或镁盐中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，所述钙盐包括碳酸钙、硝酸钙、醋酸钙、柠檬酸钙或氢氧化钙中的至少一种;
和/或，所述镁盐包括碳酸镁、硝酸镁、醋酸镁、柠檬酸镁或氢氧化镁中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，所述前驱体颗粒中还包括有粘结剂和添加剂;
和/或，所述前驱体、粘结剂和添加剂的质量比为1:(0~1):(0~0.5)。
9.根据权利要求6所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度500℃~800℃，煅烧的时间5h~10h;
和/或，所述水蒸汽处理的温度为200℃~400℃，所述水蒸汽处理的时间为0.5h~5h;
和/或，在所述水蒸汽处理过程中，水蒸汽的加注速度为0.1g/min~10g/min。
10.一种二氧化碳吸附剂的应用，其特征在于，由权利要求1~5任意一项所述的二氧化碳吸附剂，和/或权利要求6~9任意一项所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，应用于车辆的废气处理领域中。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及二氧化碳吸附剂技术领域，尤其涉及一种二氧化碳吸附剂、制备方法及其应用。
背景技术
[0002]二氧化碳作为主要“温室气体”，是引起全球气候变暖的主要原因。为推动汽车行业的绿色低碳转型，可以通过车载二氧化碳捕集，在车辆运行过程中实时捕集尾气中的二氧化碳，最终达到近零排放，实现传统内燃机系统的低碳化转型。而实现车载二氧化碳捕集的核心是开发出低成本、大容量、长循环寿命的吸附剂材料，以及低能耗、低成本的吸附剂再生技术。
[0003]目前，主要的二氧化碳捕集技术包括胺溶液吸收法、膜分离法和固体吸附法等。然而上述方法存在捕集成本高、设备易腐蚀、溶液再生能耗大、吸附剂寿命短、废液污染严重、可靠性差或技术成熟度低等问题。利用固体吸附法剂与CO2的选择性可逆吸附作用实现捕集，具有吸附剂材料来源广、成本低、性质稳定、寿命长、对设备腐蚀性小、无二次污染等优点，是下一代CO2捕集技术的理想吸附剂材料。
[0004]在众多固体吸附剂材料中，CaO基吸附剂和MgO基吸附剂分别属于高温和中温吸附剂，可以在中高温条件下直接捕集烟气中的CO2。但是，CaO基和MgO基吸附剂只能应用于特定温度范围，对于汽车尾气这种温度范围波动较大的废气，其往往不能充分发挥其CO2捕集性能。
发明内容
[0005]鉴于上述的技术问题，本发明的目的至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种二氧化碳吸附剂、制备方法及其应用，二氧化碳吸附剂具有核壳结构，活性颗粒的壳体能够捕集室温至300℃左右的CO2，活性颗粒的核体能够捕集300℃至700℃的CO2，从而使二氧化碳吸附剂具有宽温度范围的CO2捕集性能。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
根据本发明的第一方面，本发明提供一种二氧化碳吸附剂，包括：核壳结构的活性颗粒;所述活性颗粒的核体包括CaO或MgO中的至少一种;
所述活性颗粒的壳体包括Ca(OH)2或Mg(OH)2中的至少一种。
[0007]在一种可选的实施方式下，所述二氧化碳吸附剂还包括粘结剂，所述粘结剂包括硅基材料、铝基材料或矿物质中的至少一种。
[0008]在一种可选的实施方式下，所述二氧化碳吸附剂还包括添加剂，所述添加剂包括金属氧化物或金属盐中的至少一种。
[0009]在一种可选的实施方式下，所述活性颗粒的粒径为1mm~10cm。
[0010]在一种可选的实施方式下，所述壳体的厚度占所述活性颗粒直径的占比为0%~90%，且不为0。
[0011]在一种可选的实施方式下，所述硅基材料包括硅溶胶、硅酸钠或硅酸盐水泥中的至少一种。
[0012]在一种可选的实施方式下，所述铝基材料包括铝溶胶、氧化铝、拟薄水铝石、高铝水泥或铝矾土中的至少一种。
[0013]在一种可选的实施方式下，所述矿物质包括膨润土、铝矾土或钢渣中的至少一种。
[0014]在一种可选的实施方式下，所述金属氧化物包括Al2O3、TiO2、ZrO2、Fe2O3、Y2O3、CeO2、La2O3或ZnO中的至少一种。
[0015]在一种可选的实施方式下，所述金属盐包括锂盐、钠盐、钾盐或铝盐中的至少一种。
[0016]在一种可选的实施方式下，所述活性颗粒的粒径为5mm~20mm。
[0017]在一种可选的实施方式下，所述壳体的厚度占所述活性颗粒直径的50%~80%。
[0018]在一种可选的实施方式下，所述核体占所述活性颗粒总重量的10wt.%~100wt.%，且不为100wt.%。
[0019]在一种可选的实施方式下，所述壳体占所述活性颗粒总重量的0wt.%~90wt.%，且不为0。
[0020]在一种可选的实施方式下，满足特征(1)~(4)中的至少一项：(1)所述核体占所述活性颗粒总重量的10wt.%~20wt.%;(2)所述壳体占所述活性颗粒总重量的50wt.%~80wt.%;(3)所述粘结剂占所述活性颗粒总重量的0wt.%~50wt.%;(4)所述添加剂占所述活性颗粒总重量的0wt.%~20wt.%。
[0021]根据本发明的第二方面，本发明还提供一种二氧化碳吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
将前驱体制成前驱体颗粒;
将所述前驱体颗粒进行煅烧，得到具有核壳结构的中间颗粒;
将所述中间颗粒使用水蒸汽处理，得到活性颗粒;其中，所述前驱体包括钙盐或镁盐中的至少一种。
[0022]在一种可选的实施方式下，所述钙盐包括碳酸钙、硝酸钙、醋酸钙、柠檬酸钙或氢氧化钙中的至少一种。
[0023]在一种可选的实施方式下，所述镁盐包括碳酸镁、硝酸镁、醋酸镁、柠檬酸镁或氢氧化镁中的至少一种。
[0024]在一种可选的实施方式下，所述前驱体颗粒中还包括有所述粘结剂和所述添加剂。
[0025]在一种可选的实施方式下，所述前驱体、粘结剂和添加剂的质量比为1:(0~1):(0~0.5)。
[0026]在一种可选的实施方式下，所述煅烧的温度500℃~800℃，煅烧的时间5h~10h。
[0027]在一种可选的实施方式下，所述水蒸汽处理的温度为200℃~400℃，所述水蒸汽处理的时间为0.5h~5h。
[0028]在一种可选的实施方式下，在所述水蒸汽处理过程中，水蒸汽的加注速度为0.1g/min~10g/min。
[0029]根据本发明的第三方面，本发明还提供一种二氧化碳吸附剂的应用，由本发明第一方面任意一种实施方式所述的二氧化碳吸附剂，和/或本发明第二方面任意一种实施方式所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，应用于车辆的废气处理领域中。
[0030]本发明提供的二氧化碳吸附剂，至少具有以下有益效果：
1、本发明中，二氧化碳吸附剂包括具有核壳结构的活性颗粒，活性颗粒的壳体能够捕集室温至300℃左右的CO2，活性颗粒的核体能够捕集300℃至700℃的CO2，从而使二氧化碳吸附剂具有宽温度范围的CO2捕集性能。
[0031]2、本发明优选的实施例中，通过控制活性颗粒的壳体的厚度，以及在活性颗粒中添加粘结剂和添加剂，能够使活性颗粒具有一定机械强度，可以抵抗使用过程中震动产生的机械冲击，保持二氧化碳吸附剂中活性颗粒的结构，延长二氧化碳吸附剂的使用寿命。
[0032]3、本发明优选的实施例中，在不改变传统钙基和镁基二氧化碳吸附剂主体成分的前提下，通过引入高温水蒸气改性处理，实现二氧化碳吸附剂综合吸附性能的大幅提升，不引入昂贵掺杂剂，成本低，容易实现大规模生产。
[0033]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0034]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0035]图1所示为本发明提供的二氧化碳吸附剂的结构示意图。
[0036]图2所示为本发明实施例1提供的二氧化碳吸附剂的XRD图谱。
[0037]附图标记说明：
1——核体;2——壳体。
[0038]通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
[0039]下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
[0040]本发明中所用试剂、仪器或材料等均可通过商业渠道获得。
[0041]CaO基二氧化碳吸附剂和MgO基二氧化碳吸附剂具有良好的二氧化碳捕集能力，主要是通过CaO、MgO和二氧化碳产生化学反应来进行捕集CO2。CaO和CO2的反应最佳温度范围是在600℃~800℃左右;MgO和CO2的反应最佳温度范围是在理想温度范围大约在400℃~700℃左右。因此，若将CaO基二氧化碳吸附剂、MgO基二氧化碳吸附剂只有在某一特定范围，才能表现出最优的二氧化碳捕集能力。
[0042]然而，在实际应用过程中，如汽车尾气处理，通过车载二氧化碳吸附剂捕集CO2时，其温度波动较大，很难维持在某一特定温度范围，而采用上述二氧化碳吸附剂，并不能进行有效的捕集CO2。
[0043]针对以上技术问题，本发明提供一种二氧化碳吸附剂，可以实现宽温域范围高效捕集CO2，能够有效的在高、中、低温度范围内对汽车尾气进行处理;同时该二氧化碳吸附剂为核壳结构的颗粒状材料，具有良好的机械强度，可以抵抗使用过程中震动产生的机械冲击，保持二氧化碳吸附剂材料的结构，延长其使用寿命。
[0044][二氧化碳吸附剂]
本发明的一些实施例中，提供的二氧化碳吸附剂，包括：核壳结构的活性颗粒;活性颗粒的核体包括CaO或MgO中的至少一种;活性颗粒的壳体包括Ca(OH)2或Mg(OH)2中的至少一种。
[0045]该二氧化碳吸附剂为具有核壳结构的活性颗粒，该活性颗粒的形状包括但不限于为球形、椭球型、圆柱形、中空圆柱、四叶形、立方体、长方体等几何形状中的一种或者多种的混合，通过控制活性颗粒的外貌形状，能够有效控制二氧化碳吸附剂的压实密度，以及活性颗粒之间的孔隙率等，进而可以控制CO2在该二氧化碳吸附剂中的气体流速，以及CO2的吸附率，即CO2的捕集能力。示例性地，若活性颗粒为球形，二氧化碳吸附剂中的活性颗粒可以整齐排列，具有较高的压实密度，则CO2在二氧化碳吸附剂中的流通速度较慢，进而可以使活性颗粒和CO2充分反应，若是不能控制活性颗粒的形貌，则无法有效对二氧化碳吸附剂的压实密度进行控制，CO2在其中的流通速率过快，则无法保证活性颗粒和CO2充分反应。
[0046]作为示例，参考图1，活性颗粒的核体1包括CaO或MgO，优选的实施例中活性颗粒的核体包括CaO和MgO，且CaO或MgO的含量占活性颗粒的核体总含量比例均不为0;活性颗粒的壳体2包括Ca(OH)2或Mg(OH)2，优选的实施例中活性颗粒的壳体包括Ca(OH)2和Mg(OH)2，且Ca(OH)2或Mg(OH)2的含量占活性颗粒的壳体总含量的比例均不为0。活性颗粒具有的核壳结构，即活性颗粒的核体表面包覆有活性颗粒的壳体，其中，活性颗粒的壳体中含有Ca(OH)2或Mg(OH)2中的一种或多种，Ca(OH)2或Mg(OH)2具有更强的碱性，可以对室温(25℃)至300℃温度下的CO2进行捕集。
[0047]示例性地，活性颗粒的壳体中包含的Ca(OH)2可以在室温条件下和CO2反应，生成碳酸钙和水，而在CO2捕集过程中，会有过量的CO2通入，使得该反应继续进行，即生成的碳酸钙和CO2、水反应，生成碳酸氢钙。同样的，活性颗粒的壳体中包含的Mg(OH)2可以在室温条件下和CO2反应，生成碳酸镁和水，继续通入CO2通入，该反应继续进行，碳酸镁和CO2、水反应形成碳酸氢镁。
[0048]具有核壳结构的活性颗粒，在捕集CO2时，活性颗粒的壳体中Ca(OH)2或Mg(OH)2在室温条件下会先和CO2进行反应，在过量的CO2条件下，活性颗粒的壳体上会生成具有可溶性的碳酸氢钙或碳酸氢镁;当温度升高时，活性颗粒的核体中CaO或MgO进一步和CO2进行反应，从而时该二氧化碳吸附剂具有宽温域的CO2捕集性能，同时，在CO2捕集过程中，活性颗粒的壳体在过量CO2条件下，生成的碳酸氢钙或碳酸氢镁，没有水分隔绝CO2进入活性颗粒的核体，和CaO或MgO进一步反应，进一步提升了二氧化碳吸附剂的捕集能力。
[0049]本发明提供的二氧化碳吸附剂，通过设计出具有核壳结构的活性颗粒，活性颗粒的核体包括CaO或MgO中的一种或多种，活性颗粒的壳体包括Ca(OH)2或Mg(OH)2中的一种或多种，该二氧化碳吸附剂有效捕集CO2的温度范围在室温至700℃之间，具有宽温度范围的CO2捕集能力，能够实现对宽温度范围内的汽车尾气进行脱碳处理，提高二氧化碳吸附剂综合二氧化碳捕集效率。
[0050]在一些实施例中，活性颗粒还包括粘结剂，粘结剂包括硅基材料、铝基材料或矿物质中的至少一种。
[0051]硅基材料包括但不限于硅溶胶或硅酸钠中的一种或多种;铝基材料包括但不限于铝溶胶、氧化铝或拟薄水铝石中的一种或多种;矿物质包括但不限于硅酸盐水泥、高铝水泥、膨润土、铝矾土或钢渣中的一种或多种。
[0052]在活性颗粒的添加粘结剂，可以保证活性颗粒具有良好的机械性能，避免活性颗粒在发生碰撞、挤压等情况，保持其颗粒的完整性，不会破坏活性颗粒的结构，进而使活性颗粒具有优异的宽温度范围的CO2捕集性能。若不能保证活性颗粒的机械性能，活性颗粒在挤压等情况下破裂，其核壳结构被破坏，则会影响该活性颗粒CO2捕集温度范围。
[0053]当然，由于该活性颗粒具有核壳结构，对于活性颗粒的核体和壳体中粘结剂的含量本实施例中不做具体限定，活性颗粒的核体中粘结剂的含量，和活性颗粒的壳体中粘结剂的含量可以一致也可以不一致，本领域技术人员可以根据本发明，自行进行调节。
[0054]在一些实施例中，活性颗粒还包括添加剂，添加剂包括金属氧化物或金属盐中的至少一种。
[0055]金属氧化物包括但不限于Al2O3、TiO2、ZrO2、Fe2O3、Y2O3、CeO2、La2O3或ZnO中的一种或多种;金属盐包括但不限于NaCl、CuSO4、CuSO4·5H2O、FeCl3、AgNO3、CaCO3、Zn3(PO4)2、Al2(SO4)3、MgCl2、KMnO4或BaSO4中的一种或多种;添加剂能够防止活性颗粒在高温下发生异常的晶粒快速长大，从而导致活性颗粒捕集CO2性能降低，添加剂能够有效的延缓或阻止上述现象的发生，进而保证活性颗粒具有稳定、长效且良好的CO2捕集性能。特别是在300℃以上捕集CO2的时候，若发生活性颗粒晶粒的异常长大，变会极大的影响活性颗粒的CO2吸附性能。同时，添加剂还能够使活性颗粒具有更好的硬度、耐磨性等，保证活性颗粒在吸附CO2的时候，其颗粒结构不会坍塌而影响其的吸附性能。
[0056]在一些实施例中，活性颗粒的粒径为1mm~10cm。
[0057]具体的，活性颗粒的粒径可以为1mm、2mm、5mm、1cm、5cm、8cm或10cm中的任意一者或任意两者之间的任一点值。通过限定活性颗粒的粒径，能够有效控制二氧化碳吸附剂的压实密度等，进而有效控制CO2在该吸附剂中的流速，保证活性颗粒能够充分的接触到CO2，使活性颗粒有效的捕集CO2。若活性颗粒的粒径过大或过小，均会影响CO2的流速，造成活性颗粒不能有效吸附CO2。
[0058]在一些实施例中，壳体的厚度占活性颗粒直径的占比为0%~90%，且不为0。
[0059]具体的，活性颗粒的壳体厚度占活性颗粒直径的占比可以为0.1%、5%、10%、20%、50%或90%中的任意一者或任意两者之间的任一点值。通过限定活性颗粒的壳体厚度占活性颗粒直径的占比，能够保证活性颗粒的二氧化碳吸附的温度范围，使二氧化碳吸附剂在室温至700℃下均具有良好的CO2吸附性能。
[0060]在一些优选的实施例中，硅基材料包括硅溶胶、硅酸钠或硅酸盐水泥中的一种或多种;铝基材料包括铝溶胶、氧化铝、拟薄水铝石、高铝水泥或铝矾土中的一种或多种;矿物质包括膨润土、铝矾土或钢渣中的至少一种。上述硅基材料和铝基材料能够在一定程度上起到粘结的作用，同时，还能够在高温条件下，生成氧化物等，控制活性颗粒的晶体不会异常增大，影响活性颗粒的二氧化碳吸附性能。
[0061]在一些优选的实施例中，金属氧化物包括Al2O3、TiO2、ZrO2、Fe2O3、Y2O3、CeO2、La2O3或ZnO中的一种或多种;金属盐包括锂盐、钠盐、钾盐或铝盐中的一种或多种。锂盐如
碳酸锂或氯化锂等，钠盐如碳酸钠或氯化钠等，钾盐如硝酸钾或氯化钾等，铝盐如硫酸铝或硝酸铝等。
[0062]在一些优选的实施例中，活性颗粒的粒径为5mm~20mm;壳体的厚度占活性颗粒直径的占比50%~80%。
[0063]具体的，活性颗粒的粒径可以为5mm、6mm、7mm、10mm、15mm或20mm中的任意一者或任意两者之间的任一点值。壳体的厚度占活性颗粒直径的占比可以为50%、60%、70%、75%或80%中的任意一者或任意两者之间的任一点值。对于活性颗粒的粒径的测试方法包括但不限于采用激光粒度分析仪法、显微镜法(如SEM或TEM等)或电阻法进行测定。
[0064]在一些实施例中，核体占活性颗粒总重量的10wt.%~100wt.%，且不为100wt.%;壳体占活性颗粒总重量的0wt.%~90wt.%，且不为0。
[0065]具体的，核体可以占活性颗粒总重量的10wt.%、20wt.%、30wt.%、40wt.%、50wt.%、60wt.%、80wt.%或99wt.%中的任意一者或任意两者之间的任一点值;壳体可以占活性颗粒总重量的0.01wt.%、0.1wt.%、1wt.%、5wt.%、10wt.%、20wt.%、50wt.%、80wt.%或90wt.%中的任意一者或任意两者之间的任一点值。对于活性颗粒中，核体和壳体占活性颗粒的重量比的测试方法包括但不限于采用X射线衍射法(XRD)，基于源谱分析的解析法等进行测定。
[0066]在一些优选的实施例中，核体占活性颗粒总重量的10wt.%~20wt.%;壳体占活性颗粒总重量的50wt.%~80wt.%;
具体的，核体可以占活性颗粒总重量的10wt.%、11wt.%、12wt.%、13wt.%、15wt.%、17wt.%、18wt.%或20wt.%中的任意一者或任意两者之间的任一点值;壳体可以占活性颗粒总重量的50wt.%、55wt.%、60wt.%、65wt.%、70wt.%、72wt.%、75wt.%、78wt.%或80wt.%中的任意一者或任意两者之间的任一点值。
[0067]在一些实施例中，粘结剂占活性颗粒总重量的0wt.%~50wt.%;添加剂占活性颗粒总重量的0wt.%~20wt.%。
[0068]具体的，粘结剂可以占活性颗粒总重量的0.01wt.%、0.1wt.%、0.5wt.%、1wt.%、5wt.%、10wt.%、20wt.%、40wt.%或50wt.%中的任意一者或任意两者之间的任一点值;添加剂可以占活性颗粒总重量的0.01wt.%、0.1wt.%、0.5wt.%、1wt.%、2wt.%、4wt.%、8wt.%、10wt.%、15wt.%或20wt.%中的任意一者或任意两者之间的任一点值。通过分别限定添加剂和粘结剂的重量占比，能够保证活性颗粒具有良好的CO2吸附性能，同时使活性颗粒具有一定的机械强度，在CO2吸附过程中，其颗粒结构不会破坏，进而可以使活性颗粒实现重复多次循环使用，提升二氧化碳吸附剂的使用寿命。对于粘结剂的含量占比的测试方法包括但不限于差示扫描量热法(DSC)或热重分析法(TGA)进行测定;对于添加剂的含量占比的测试方法包括但不限于X射线衍射法等。
[0069][二氧化碳吸附剂的制备方法]
在本发明的一些实施例中，还提供了二氧化碳吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
S101、将前驱体制成前驱体颗粒。
[0070]前驱体包括限不限于醋酸钙或醋酸镁中的一种或多种，将前驱体可以混合水、乙醇等溶剂混合，在一些优选的实施例中，还可以将前驱体通过球磨、机械等方式混合，混合均匀后可以加入至捏合机中进行挤条、造粒，得到前驱体颗粒，可以有效的控制后续产品活性颗粒的颗粒形貌。
[0071]S102、将前驱体颗粒进行煅烧，得到中间颗粒。
[0072]前驱体颗粒可以放置在烘箱、管式炉等设备中进行高温煅烧，优选的实施例中，煅烧可以在氮气、氩气等惰性气体氛围下进行，避免副反应的发生。
[0073]S103、将中间颗粒使用水蒸汽处理，得到具有核壳结构的活性颗粒;其中，前驱体包括钙盐或镁盐中的至少一种。
[0074]将得到的中间颗粒通入水蒸气，在高温下活性成分和水蒸气反应，进而得到核壳结构的活性颗粒。
[0075]在一些实施例中，钙盐包括碳酸钙、硝酸钙、醋酸钙、柠檬酸钙或氢氧化钙中的一种或几种;镁盐包括碳酸镁、硝酸镁、醋酸镁、柠檬酸镁或氢氧化镁中的一种或几种。
[0076]在一些实施例中，前驱体颗粒中还包括有粘结剂和添加剂;前驱体、粘结剂和添加剂的质量比为1:(0~1):(0~0.5)。
[0077]具体地，前驱体、粘结剂和添加剂的质量比可以为1:0:0、1:0.01:0.01、1:0.1:0.1、1:0.2:0.15、1:0.2:0.25、1:0.5:0.5或1:1:0.5中的任意一者或任意两者范围之间的任意点值。通过在前驱体颗粒中加入粘结剂和添加剂，可以保证前驱体颗粒的形貌和机械强度。限定前驱体、粘结剂和添加剂的质量比，可以保证前驱颗粒的机械强度，同时还能够保证产品活性颗粒的综合性能。
[0078]在一些实施例中，煅烧的温度500℃~800℃，煅烧的时间5h~10h;水蒸汽处理的温度为200℃~400℃，水蒸汽处理的时间为0.5h~5h。
[0079]具体的，煅烧的温度可以为500℃、550℃、600℃、700℃或800℃中的任意一者或任意两者之间的任一点值;煅烧的时间可以为5h、7h、8h或10h中的任意一者或任意两者之间的任一点值。通过限定煅烧的时间和温度，能够使前驱体颗粒充分反应，生成较高纯度的活性成分，进而能够保证后续产品的性能。
[0080]水蒸汽处理的温度可以为200℃、250℃、300℃、350℃或400℃中的任意一者或任意两者之间的任一点值，水蒸汽处理的时间可以为0.5h、1h、3h或5h中的任意一者或任意两者之间的任一点值。通过限定水蒸汽的处理温度和时间，能够确保中间颗粒充分反应生成活性颗粒。
[0081]在一些实施例中，在水蒸汽处理过程中，水蒸汽的加注速度为0.1g/min~10g/min。
[0082]具体的水蒸汽处理过程中，水蒸汽的加注速度为0.1g/min、0.2g/min、g/min、0.5g/min、1g/min、2g/min、5g/min或10g/min中的任意一者或任意两者之间的任一点值;水蒸汽的加注速度可以控制活性成分的外侧表面充分反应，活性成分的中心部分不和水蒸气反应，进而得到具有核壳结构的活性颗粒;若水蒸汽的加注速度超过该范围，可能会使活性成分整个完全反应，得不到核壳结构;若是水蒸汽的加注速度小于该范围，则可能会使活性颗粒的壳体厚度过薄，从而影响活性颗粒的综合性能。
[0083]在本发明的一些实施例中，还提供一种二氧化碳吸附剂的应用，由本发明第一方面任意一种实施方式所述的二氧化碳吸附剂，应用于车辆的废气处理领域中。
[0084]在一些实施例中，本发明第二方面任意一种实施方式所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，应用于车辆的废气处理领域中。示例性地，将二氧化碳吸附剂放置在车辆碳仓的反应腔体中，反应腔体有进气口和出气口，当车辆尾气从进气口进入后，便可以和反应腔体中的二氧化碳吸附剂进行反应，将反应后产物气体从出气口排出。
[0085]以下结合附图和实例对本申请进行具体说明，但本发明的实施和保护不限于此，以下实施例仅是本申请的部分实施例，不是对本申请的限定。
[0086]实施例1
一种二氧化碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将前驱体柠檬酸钙和柠檬酸镁混合均匀后，制成前驱体颗粒。
[0087]S2、将得到的前驱体颗粒放置在马弗炉中，采用上述温度范围进行煅烧，得到中间颗粒。
[0088]S3、将中间颗粒放置在管式炉中，采用上述温度区间，在上述水蒸汽的加注速度范围内，进行水蒸汽处理，得到具有核壳结构的活性颗粒。
[0089]其中，活性颗粒的活性成分包括40wt.%的CaO，40wt.%的MgO，活性颗粒还包括15wt.%的拟薄水铝石，5wt.%的TiO2;该中间颗粒经过水蒸气处理。
[0090]实施例2
实施例2中的区别仅限于，活性颗粒的活性成分包括20wt.%的CaO，60wt.%的MgO，中间颗粒还包括10wt.%的铝溶胶，10wt.%的ZrO2;该中间颗粒经过水蒸气处理。
[0091]实施例3
实施例3中的区别仅限于，活性颗粒的活性成分包括40wt.%的CaO，35wt.%的MgO，中间颗粒还包括20wt.%的高铝水泥，5wt.%的Y2O3;该中间颗粒经过水蒸气处理。
[0092]实施例4
实施例4中的区别仅限于，活性颗粒的活性成分包括30wt.%的CaO，40wt.%的MgO，中间颗粒还包括20wt.%的膨润土，10wt.%的CeO2;该中间颗粒经过水蒸气处理。
[0093]对比例1
对比例1中的区别仅限于，活性颗粒的活性成分包括40wt.%的CaO，40wt.%的MgO，中间颗粒还包括10wt.%的铝溶胶，10wt.%的TiO2;该中间颗粒未经过水蒸气处理。
[0094]对比例2
对比例2中的区别仅限于，活性颗粒的活性成分包括50wt.%的CaO，50wt.%的MgO;该中间颗粒经过水蒸气处理。
[0095]对比例3
对比例3中的区别仅限于，活性颗粒的活性成分包括90wt.%的CaO，中间颗粒还包括10wt.%的拟薄水铝石;该中间颗粒未经过水蒸气处理。
[0096]对比例4
对比例4中的区别仅限于，活性颗粒的活性成分包括80wt.%的MgO，中间颗粒还包括10wt.%的高铝水泥，10wt.%的ZrO2;该中间颗粒未经过水蒸气处理。
[0097]性能测试：
1、利用颗粒强度仪完成颗粒强度测试。
[0098]2、将制备的颗粒样品用研钵研磨成粉末，并利用TGA完成吸附剂吸附容量测试，实验气体为15vol.%CO2，N2为平衡气体，反应温度为25℃至800℃，升温速度10℃/min，记录样品质量最大增重比例计算吸附容量。
[0099]表1.测试结果：
由表1可以得知，实施例1~4样品成分复合设计标准，并且通过了水蒸气处理，生成了Ca(OH)2和Mg(OH)2，颗粒强度和吸附容量都达到设计要求;对比例1的样品成分复合设计标准，但是没有经过水蒸气处理，没有生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，虽然颗粒强度达到了100N符合要求，但是吸附容量相比于实施例有大幅下降，说明水蒸气处理的必要性;对比例2没有添加粘结剂和添加剂，虽然通过了水蒸气处理，吸附容量非常高，但是由于没有粘结剂，颗粒强度偏低，只有20N，不能满足使用要求;对比例3和4都没有通过水蒸气处理，虽然颗粒强度较高，但吸附容量都没有达到使用要求。
[0100]通过粉末衍射仪对视实施例1中的二氧化碳吸附剂进行测试，得到的XRD图谱如图2所示，可以看出，二氧化碳吸附剂的XRD图谱分辨显示了CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2物相的存在。
[0101]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值或单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0102]如果没有特别的说明，本发明的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
[0103]如果没有特别的说明，本发明的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
[0104]如果没有特别的说明，本发明的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
[0105]如果没有特别的说明，本发明所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
[0106]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A、B，那么短语“A、B中的至少一者”意味着仅A;仅B;或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B、C，那么短语“A、B、C中的至少一者”意味着仅A;或仅B;仅C;A及B(排除C);A及C(排除B);B及C(排除A);或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0107]在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0108]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
[0109]应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。
说明书附图(2)
声明：
“二氧化碳吸附剂、制备方法及其应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：浙江绿色智行科创有限公司, 浙江吉利控股集团有限公司
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