汪文哲, 熊 贵, 张军营, 赵永椿, 郑楚光

(1.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,武汉430074;2.华中科技大学电子科学与技术系,教育部敏感陶瓷工程研究中心,武汉430074)

温室气体CO2已造成严重的环境危害,它的排放日益受到人们的关注.目前我国CO2排放总量已居世界前列,而燃煤电厂是CO2排放量最大的化石燃料燃烧场所.采用固体吸收剂对CO2进行捕获后储存是一种有效方法.一般认为,高温CO2固体吸收剂主要有钙基[1-2]和锂基两种.氧化钙在与CO2的反应中会释放出大量热量,这意味着在很高的温度下捕获CO2是可行的,但是也需要很高的再生温度.钙基吸收剂再生所需要的高温会增加烧结的可能性及限制多次循环的耐久性.

Masahiro Kato[3]等人研究发现,一些锂的氧化物能够在700℃以下与周围的CO2立即反应.Li4SiO4有4个显著特点：吸收量大、吸收速度快、温度和CO2浓度范围宽广、循环性能优越.其吸收CO2的反应式为：

由式(1)计算,得出Li4 SiO4能够吸收CO2的最大理论质量分数值为 36.72%.M iriam[4]、Takeshi[5]等研究了Li4 SiO4粒径对CO2吸收的动力学和反应机理的影响.K.Essaki[6]等探讨了温度和CO2浓度等因素对CO2吸收的影响.为了获得更好的吸收效果,国内外许多学者对Li4 SiO4进行了掺杂研究.王银杰[7]、Victoria[8]等分别进行了Na2 CO3、K2 CO3掺杂的试验研究,发现掺杂后比纯Li4 SiO4具有更好的CO2吸收效果.C.Gauer[9]等进行了A l2O3、Fe2O3掺杂的试验研究,发现Fe掺杂的Li4 SiO4可获得良好的CO2吸收效果.研究表明,通过掺杂合适的金属氧化物中的元素,使其在Li4SiO4晶体中形成空位缺陷,可以提高反应活性.

由于TiO2和SiO2的标准摩尔……