DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2017.04.005
钛锂铝水滑石/延迟焦的制备及其CO2吸附性能研究
孔婷婷，张颖萍，张亚刚，董羿蘩，周安宁
(西安科技大学 化学与化工学院，陕西 西安，710054)
摘要：采用共沉淀法，以延迟焦(DC)为载体制备钛锂铝水滑石/延迟焦复合材料吸附剂(Ti1Li3Al4/xDC，其中，x为钛锂铝水滑石与延迟焦的质量比)，探讨该吸附剂的CO2吸附性能。通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析方法对复合材料结构、形貌、热稳定性、表面官能团等进行表征；考察x和焙烧温度等因素对复合材料CO2吸附性能的影响。研究结果表明：当x=3，焙烧温度为600 ℃时，复合材料Ti1Li3Al4/3DC的CO2吸附量最高，为58.2 mg/g，且10 次循环后的吸附稳定性良好。
关键词：延迟焦；钛锂铝水滑石；CO2；吸附剂；复合材料
中图分类号：TQ424.1 文献标志码：A 文章编号：1672-7207(2017)04-0880-09
Preparation and CO2 adsorption performance of Ti/Li/Al-LDHs/ delayed cock
KONG Tingting, ZHANG Yingping, ZHANG Yagang, DONG Yifan, ZHOU Anning
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China)
Abstract: The laminated composite, i.e. Ti1Li3Al4 layered double hydroxides/delayed coke(DC) composite adsorbent (Ti1Li3Al4/xDC, x is the ratio of Ti1Li3Al4-LDHs and DC) was prepared by co-precipitation method and their CO2 adsorption capacity was discussed. The layered structure, micromorphology, thermal stabilities and surface function group were characterized using X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscopy(SEM), thermogravimetric- differential scanning calorimeter(TG-DSC) and Fourier transform infrared(FTIR).The effects of the proportion of DC and Ti1Li3Al4-LDHs and calcination temperature on the CO2 adsorption properties were studied. The results show that when x=3 and calcined at 600 ℃, the Ti1Li3Al4/3DC exhibits the highest CO2 adsorption capacity (58.2 mg/g). In addition, its adsorption stability is also good after 10 cycles.
Key words: delayed cock; Ti1Li3Al4 layered double hydroxides; carbon dioxide; adsorbent; composites
全球人口的不断增长导致能源过度消耗和CO2排放量急剧增加，为了减少CO2造成的温室效应，寻求有效的CO2减排方法是当务之急[1]。目前，燃烧后的捕集是应用最广泛的CO2减排手段之一[2]，其中，物理吸附所使用的固体吸附剂具有操作简单、能耗低、易再生等突出优点，被认为是最具适用性和发展潜力的方法。如何有效地提高吸附剂对CO2吸附量以及循环稳定性和再生能力是吸附法CO2捕集技术获得突破的关键[3-4]。水滑石因其本身的独特性能，在CO2捕集方面的应用备受关注。CHANG等[5]制备了Ca/Al基类水滑石，发现高度分散的惰性氧化铝包覆在氧化钙周围，可以有效阻止氧化钙颗粒之间的烧结团聚，从而提高了吸附剂的稳定性，增强了吸附性能。PETER等[6-7]在Mg基水滑石层中引入氨基，并适量添加去离子水制备CO2吸附剂，发现增加材料上氨基的负载量及引入去离子水，均能提高材料的CO2吸附性能。虽然可通过调控水滑石的结构来提高其CO2吸附能力，但其本身微孔结构不多，导致吸附能力依然有限。因此，NIELS等[8-9]将Mg/Al基类水滑石(HTs)负载至碳纤维上(CNF)上，通过2种材料的复合提高CO2吸附量。通过研究发现，当HTs的负载量为10%~25%时，大大提高了CO2的吸附量，这主要归因于CNF有丰富的孔结构以及表面与HTs中Mg(Al)Ox晶相之间的协同效应(其中，x为钛锂铝水滑石与适迟焦的质量比)。碳纤维、碳纳米管等碳基材料由于其具有孔结构和表面化学性质特殊、循环稳定性强等优点，近年来作为吸附剂载体的研究较多[10-11]，但由于其成本较高，难以推广，因此，选择廉价而高效的碳材料吸附剂载体是当前研究的热点。本文采用具有良好孔结构且价格低廉的延迟焦(DC)为载体，从前期研究制得的新型Ti1Li3Al4-LDHs类水滑石中获取一种同时具有高效CO2捕集和光催化活性的新型复合材料，实现CO2吸附、转化和再生一体化，达到高效、节能等目标，研究复合材料体系中类水滑石和延迟焦适宜质量比，探讨焙烧温度等因素对其吸附性能的影响规律，并对2种材料复合后的协同效应和吸附机理进行推理，以便为CO2吸附剂的进一步开发提供新思路。
1 实验
1.1 复合材料吸附剂的制备
1.1.1 延迟焦(DC)的预处理
样品(DC)采自陕西神木天元有限公司，是低温煤焦油延迟焦化生产过程中的延迟半焦。DC经粉碎、筛分制成粒度为0.38~0.75 mm的样品，进行脱灰处理。首先，于80 ℃恒温水浴中用KOH(DC和KOH的质量比为 1:1)浸泡2~3 h，自然冷却后，用蒸馏水洗涤至中性。之后，于100 ℃条件下干燥12 h，于600 ℃氮气氛围下焙烧1 h，在氮气保护下降至室温，得到的样品记为DC600。表1所示为预处理脱灰前后DC的工业分析与元素分析结果。由表1可知：经过脱灰处理后，DC的灰分质量分数从9.00%降至0.09%。
1.1.2 类水滑石Ti1Li3Al4-LDHs的制备
取200 mL TiCl4，LiCl和AlCl3的混合盐溶液至3口烧瓶中，使Ti4+，Li+和Al3+的物质的量比为1:3:4，边搅拌边滴加KOH/NaCO3的混合溶液，调节pH至9~10，继续搅拌1 h；之后，将上述3口烧瓶移至温度为75 ℃的水浴锅中，放置48 h。抽滤、洗涤至无Cl-后，将得到的沉淀物真空干燥24 h，将得到的水滑石样品记为Ti1Li3Al4-LDHs。
表1 脱灰前后DC的工业分析和元素分析结果(质量分数)
Table 1 Proximate and ultimate analysis results of deashing DC before and after %
1.1.3 复合材料Ti1Li3Al4-LDHs/xDC制备
取质量为x(且设定DC和LiCl的质量比为x，x=1，2，3，4)的DC至3口烧瓶中，加入200 mL TiCl4，LiCl和AlCl3的混合盐溶液中，调节Ti4+，Li+和Al3+的物质的量比为1:3:4，边搅拌边滴加KOH/NaCO3混合溶液，至pH为9~10；持续搅拌24 h后，于75 ℃水浴48 h。抽滤洗涤至无Cl-后，真空干燥36 h，研磨得到复合材料Ti1Li3Al4/xDC(x=1，2，3，4)的样品，分别用Ti1Li3Al4/2DC，Ti1Li3Al4/3DC和Ti1Li3Al4/4DC表示。
1.1.4 焙烧处理
取一定量的Ti1Li3Al4-LDHs或Ti1Li3Al4/xDC (x=1，2，3，4)放入马弗炉中，设定焙烧温度分别为180，300，500和600 ℃，对应的程序升温时间分别为1.0，1.5，2.5和3.0 h，焙烧时间均为0.5 h。焙烧完成后，按焙烧温度分别记为Ti1Li3Al4-LDHs180，Ti1Li3Al4-LDHs300和Ti1Li3Al4-LDOs500(由于水滑石的焙烧温度高于500 ℃时，层状结构基本坍塌，主要以混合氧化物的形式呈现，因此，一般以LDO-layered double oxides表示)，Ti1Li3Al4-LDOs600，Ti1Li3Al4/xDC180和Ti1Li3Al4/xDC500等。
1.2 分析与表征
1.2.1 XRD分析
样品的晶体结构均采用日本理学公司的台式X线衍射MiniFlex600测定，测定条件如下：Cu靶Ka辐射，管电压为30.0 kV，管电流为10.0 mA，步程为0.02，扫描范围为3°~80°。
1.2.2 SEM分析
样品的微观形貌采用日本日立冷场发射SU8010扫描电镜进行检测。实验条件如下：二次电子分辨率高于1 nm；二次电子像(SEI)、背散射像(BEI)成像；放大倍率为10 000~70 000。
1.2.3 TG-DSC分析
样品的TG-DSC 分析采用美国瑞士梅特勒-托利多公司生产的热分析仪测定。测试时连续通入氮气，测试的温度范围为35~700 ℃，升温速率为10 ℃/ min。
1.2.4 N2-吸附分析
样品的孔结构分析均采用N2-吸附法，在Micromeritics ASAP2010全自动比表面及孔隙度分析仪上进行检测分析。据BET (Brunauer-Emmett-Teller)公式计算比表面积，据BJH (Barrett-Joyner-Halenda)模型计算孔径及孔径分布，据t-plot法计算微孔体积及微孔面积，总孔体积由相对压力约为0.975时的氮气吸附量计算得到。
1.2.5 FTIR分析
样品的FTIR测试采用德国布鲁克公司生产的Tensor27型傅里叶变换红外光谱仪，检测样品的官能团结构特征。用KBr压片制样，将测试样品及溴化钾真空干燥，以样品与溴化钾质量比为1:150混合并研磨压片。光谱仪分辨率为4 cm-1，扫描次数为32 次，测定范围为400~4 000 cm-1，仪器为DTGS检测器(氘化硫酸三苷肽)。
1.3 CO2吸附试验
图1所示为CO2固定床吸附系统。首先，称取经过干燥的空吸附管质量(记为Ma)，然后称取吸附剂试样约0.5 g置于吸附管中，在DZF-6050型真空干燥箱中于150 ℃真空干燥(DC和Ti/Li/Al-LDHs-DC样品干燥2.5 h；水滑石样品干燥约0.5 h)，放置冷却至室温后，准确称取质量(记为M1)。随后将吸附管放入恒温箱中，控制CO2流速为80 mL/min，设定吸附温度为20 ℃，保持该吸附温度直到吸附平衡，取出吸附管称取质量(记为M2)。按如下公式计算CO2吸附率：
η=(M2-M1)/(M1-Ma)×100% (1)
其中：M2-M1为二氧化碳吸附量；M1-Ma为吸附剂质量。
图1 固定床吸附与光催化联合实验装置图
Fig. 1 Schematic diagram of fixed bed reactor system
2 结果与讨论
2.1 XRD分析
图2所示为Ti1Li3Al4-LDHs，DC和Ti1Li3Al4/ xDC干燥样的XRD谱图。从图2(a)可以看出：Ti1Li3Al4-LDHs的(003)，(009)，(105)，(108)，(110)和(113)等晶面衍射峰尖锐而清晰，为典型的LDHs层状结构特征衍射峰。其中，(006)晶面出现特征双峰，与文献[12]报道的Li/Al-LDHs的XRD谱类似，说明层板间的阳离子出现1价电荷锂离子。从图2(f)可见DC的衍射峰较宽且峰型弥散，说明样品的结晶度较低。从XRD谱还可以看出：在Ti1Li3Al4-LDHs和DC复合后的样品中，随着DC质量分数增大，水滑石(108)，(113)，(003)，(009)和(110)晶面的特征峰逐渐减弱；DC的衍射峰越来越明显。这说明随着DC质量分数增大，复合材料的结晶度下降。
图3所示为不同温度焙烧后的Ti1Li3Al4/3DC的焙烧样的XRD谱图。从图3可以看出：随着焙烧温度升高，水滑石(003)，(105)，(108)，(110)和(113)晶面的特征峰基本消失，(006)和(009)晶面的特征峰逐渐减弱，但(311)和(400)等晶面[13]所代表的尖晶石特征峰强度逐渐增大。这说明随着焙烧温度增大，水滑石的层板结构逐渐坍塌，晶体结构开始转化。500 ℃之后，层板结构基本消失，开始形成Li4Ti5O12和Al2TiO5等尖晶石的混合氧化物。
表1所示为由XRD数据计算所得的晶胞参数和晶粒。从表1可以看出：所有样品的层间距(d003)都集中在0.741 8~0.750 7 nm之间，与文献[14]报道的CO32-型类水滑石层间距(约为0.75 nm)相近。据报道，Zn/Ti-LDHs的层间距d003约为0.67 nm，这主要是因为含Ti4+的类水滑石与传统的二价和三价水滑石相比，Ti4+可以取代Zn2+或Mg2+产生2个正电荷，大量正电荷在层板间聚集使得层板间排斥作用增强，层板变形，层间距减小[15]。据文献[16]，当Ti4+的质量分数低于7 %时，CO32-插层的Zn/Al/Ti-LDHs层间距仍约为0.75 nm。
图2 Ti1Li3Al4/xDC的XRD图
Fig. 2 XRD patterns of adsorbents
表1 LDHs样品的XRD分析结果
Table 1 XRD analysisresults of LDHs samples nm
图3 焙烧温度对Ti1Li3Al4/3DC结构的影响
Fig. 3 XRD in different temperatures of Ti1Li3Al4/3DC
Li+的半径约为0.078 nm，与Mg2+(0.078 nm)和Zn2+(0.083 nm)的半径相差不大，因此，用Li+代替Mg2+和Zn2+，能够在保持水滑石层间距不变的基础上可制得新的层状化合物[17]。从表1还可以看出：与Ti1Li3Al4-LDHs相比，Ti1Li3Al4/ xDC的d003减小，说明衍射峰的位置发生偏移，也证实复合后的材料晶体结构发生了变化，部分碳元素可能进入到晶格内部，导致晶格畸变。由此推测，这种晶格变形将会导致吸附剂官能团发生变化，最终影响其对CO2的吸附性能。
2.2 SEM分析
图4所示为Ti1Li3Al4-LDHs和Ti1Li3Al4/3DC干燥样的SEM照片。从图4可以看出：Ti1Li3Al4-LDHs呈现良好的片层结构。由于纳米粒子体系自由能较大，纯水滑石样品极易形成团聚体[18]。从图4(a)可以看到Ti1Li3Al4-LDHs团聚现象较严重。从图4(c)可以看出Ti1Li3Al4-LDHs主要覆盖在DC表面，且呈不均匀分布。图4(d)所示为图4(c)中点A放大50 000倍的SEM照片，其中存在类水滑石不规则的层片结构，且近似呈六边形。
结合表1所示计算结果可以看出：Ti1Li3Al4-LDHs的单晶粒径a轴方向长度为14~17 nm，c轴方向长度为9~11 nm。比较图4中负载前后的Ti1Li3Al4-LDHs可以看出：未掺杂的纯Ti1Li3Al4-LDHs粒子间团聚现象严重，团聚直径为500~1 000 nm。与DC复合后，团聚现象明显降低，团聚直径为100~200 nm。可见：通过DC负载化可以改善类水滑石的分散性，减小团聚直径。这与利用DC的负载化改善TiO2分散性的研究结果一致[19]。
2.3 N2吸脱附表征
为了进一步了解吸附剂的比表面积、孔结构等参数，根据3种材料对CO2的吸附量，选择具有最佳CO2吸附量的吸附剂即DC600，Ti1Li3Al4-LDHs300和Ti1Li3Al4/3DC600这3类吸附剂进行N2-吸附试验。图5和图6所示分别为这3种吸附剂的N2吸脱附等温线和孔径分布曲线。
从图5可知：根据BDDT分类法，在低压段吸附量平缓曲线(曲线1)，在p/p0 =0.8时吸附量突增，证明发生了毛细管凝聚现象，多层吸附后紧接着吸附量急剧增加的毛细管凝结，这是介孔材料典型的V型吸附等温线类型曲线(图5中曲线2和3属于第II型等温线)，亦称为反S型吸附等温线，曲线前半段上升缓慢；当相对压力为0.3时，第1层吸附大致完成；后半段吸附量急剧上升，吸附层数无限大，由开尔文方程解释为发生了毛细凝聚。同时，根据DE BOER[20]的吸附回线分类法分析发现，图5中曲线1属于B类回线，反映了典型的片状或膜状吸附剂，具有平行壁的狭缝状毛细孔结构。图5中曲线2和3属于D类回线：吸附分支在饱和蒸汽压处很陡，脱附分支变化缓慢。该回线反映的是一种四面开放的尖劈形毛细孔，其产生机理与B类回线类似，只是板间不平行，吸附剂由相互倾斜的片或膜堆积而成。由此可见：复合材料的表面孔结构和对吸附质的相互作用形式与DC600更接近。3种吸附剂的孔径分布曲线见图6。从图6可知：Ti1Li3Al4-LDHs300的孔径集中在30 nm左右，DC600的孔径集中在2 nm，复合材料Ti1Li3Al4/3DC600的孔径集中在2，9，10和11 nm。这说明复合后的吸附剂保留了一定量微孔，增加了大量的中孔，为CO2的吸附、扩散提供通道。
图4 Ti1Li3Al4-LDHs和Ti1Li3Al4/3DC的SEM照片
Fig. 4 SEM images of Ti1Li3Al4-LDHs and Ti1Li3Al4/3DC
表2所示为DC600，Ti1Li3Al4-LDHs300及Ti1Li3Al4/3DC600的BET比表面积和孔结构参数。由表2可知：Ti1Li3Al4/3DC600的比表面积为35.278 m2/g，小于纯DC600和Ti1Li3Al4-LDHs300的比表面积。由此推断2种材料复合后，Ti1Li3Al4-LDHs纳米颗粒可能覆盖在DC表面或进入DC孔结构中，堵塞了部分孔道，导致比表面积降低；Ti1Li3Al4/3DC600的总孔容为0.098 cm3/g，介于DC600和Ti1Li3Al4-LDHs300的孔容之间，其中，微孔孔容为0.006 cm3/g，占总孔容的6%，小于DC孔容的50%，大于Ti1Li3Al4-LDHs300孔容的1%；相对Ti1Li3Al4-LDHs300而言，Ti1Li3Al4/3DC600的微孔孔容增加。根据容积填充理论，微孔孔容的增加有利于吸附剂对CO2的吸附；此外，相对于DC600，Ti1Li3Al4/3DC600的总孔容增大。
图5 3种吸附剂的N2吸脱附等温线
Fig. 5 N2 adsorption-desorption isotherms of three adsorbents
图6 3种吸附剂的孔径分布曲线
Fig. 6 Pore size distributions of three adsorbents
表2 DC600，Ti1Li3Al4-LDHs300及Ti1Li3Al4/3DC600的BET比表面积和孔结构参数
Table 2 BET surface area and pore structure parameters of DC600, Ti1Li3Al4-LDHs300 and Ti1Li3Al4/3DC600
2.4 TG分析
图7所示为Ti1Li3Al4-LDHs和Ti1Li3Al4/3DC及DC干燥样的TG-DSC曲线(其中，w为质量损失率)。由图7中曲线1可知：Ti1Li3Al4-LDHs在180 ℃以内有1个明显吸热峰，主要是水滑石层间水的脱除所致；180~300 ℃之间的质量损失率主要归因于层间CO32-和层板羟基的聚合脱水，对应于DSC曲线上相应温度区间内最大的吸热峰，此阶段质量损失率约为11%；300~500 ℃之间的质量损失率则与杂离子分解和脱除有关；500 ℃之后的质量损失率则归因于晶型转变形成结晶不完全的TiO2和LiO等混合型氧化物，对应于DSC曲线上的放热效应。由图7中曲线2可知：DC在400 ℃以下有较小的质量损失率，源于水分、挥发分的脱除以及少量小分子的热解反应，但400 ℃之后基本稳定，说明样品的热稳定性较强。由图7中曲线3可知：Ti1Li3Al4/3DC的质量损失率主要发生在室温~180 ℃及180~400 ℃这2个温度区间之间，总质量损失率约为32%，与Ti1Li3Al4-LDHs相比减小，热稳定性更强。同时，TG-DSC的分析结果进一步为焙烧温度的选择提供了理论依据。
图7 Ti1Li3Al4-LDHs，Ti1Li3Al4/3DC和DC的TG-DSC曲线
Fig. 7 TG-DSC analysis of Ti1Li3Al4-LDHs，Ti1Li3Al4/3DC and DC
2.5 FTIR分析
根据TG分析结果，对Ti1Li3Al4/3DC样品分别在180，300，500和600 ℃进行焙烧。图8所示为Ti1Li3Al4/3DC及其不同温度焙烧处理样的FTIR图。从图8可知：Ti1Li3Al4/3DC在3430 cm-1附近存在1个宽而强的吸收峰，其原因是层板间羟基和层间水分子氢键伸缩振动v(O—H)吸收带叠加；同样，在1 630 cm-1处也存在O—H键的弯曲振动峰[21]。在510~1 060 cm-1处出现的吸收带则对应Ti—O键的吸收峰[22]，且随着焙烧温度升高，吸收峰的强度增大。在图8(a)和8(b)中的1 389 cm-1附近出现CO32-的特征伸缩震动吸收峰，但图8(c)，8(d)和8(e)中该特征峰消失，而在1 374 cm-1和1 630 cm-1处出现Li—O键的特征峰，说明焙烧后开始出现Li的金属氧化物Li2O和Li2TiO3等。
图8 不同温度焙烧Ti1Li3Al4/3DC的FTIR图
Fig. 8 FTIR in different temperatures of Ti1Li3Al4/3DC
图9所示为不同x的Ti1Li3Al4/xDC的FTIR图。从图9可见：随着x增大，复合材料表面羟基变化不大；但随着x增大，在1 980 cm-1附近出现C=O的伸缩振动峰；在1 627 cm-1处，C=C的伸缩振动越来越强；在113 4 cm-1附近出现C—O的伸缩振动峰。ZHANG等[23]报道的TiO2/SiO2复合催化剂产生的Ti—O—Si键的FTIR特征峰位于949 cm-1。LIU等[24]报道TiO2/DC界面产生的Ti—O—C键的FTIR特征峰出现在1 020 cm-1附近；在1 021 cm-1处复合材料有Ti—O—C键形成(见图9(c)~(e))，证实了晶格变形将会导致吸附剂官能团发生变化。
图9 不同x的Ti1Li3Al4/xDC的FTIR图
Fig. 9 FTIR of Ti1Li3Al4/xDC with different moles ratios of DC
2.6 复合材料的CO2吸附性能研究
表3所示为钛锂铝-类水滑石/延迟焦及其不同温度焙烧后对CO2的吸附性能。从表3可知：DC600对CO2的吸附量最高达到49.8 mg/g；Ti1Li3Al4-LDHs经过300 ℃焙烧后，Ti1Li3Al4-LDHs300对CO2的吸附量最高达到37.3 mg/g；Ti1Li3Al4/xDC(x=1~4)复合材料经过600 ℃焙烧后，其吸附量均比其他温度下的吸附性能好，对CO2的吸附量随DC比例的不同，在50.2~58.2 mg/g之间变化，其吸附性能从高至低的顺序为：Ti1Li3Al4/3DC600，Ti1Li3Al4/2DC600，Ti1Li3Al4/DC600和Ti1Li3Al4/4DC600。其中，Ti1Li3Al4/3DC600对CO2的吸附量最高，达到58.2 mg/g。对比表3和表2所示结果可知：DC600的总孔容仅为Ti1Li3Al4-LDHs的1/10，其对CO2的吸附容量较低；Ti1Li3Al4-LDHs虽然有较高的总孔容，但是其微孔孔容的比例较低，因此，也不利于对CO2吸附。将Ti1Li3Al4-LDHs与DC复合，然后经过焙烧，所制备的Ti1Li3Al4/ xDC(x=1，2，3，4)复合材料其孔结构分布得到了改善，复合材料既有丰富的微孔结构，又有相对发达的中孔结构，从而为CO2的吸附提供了良好的吸附和传质基础条件，提高了CO2的吸附容量。
表3 复合前后的Ti1Li3Al4l-LDHs和DC对CO2吸附量(质量分数)
Table 3 CO2 adsorption capacity of Ti1Li3Al4-LDHs and DC before and after compound mg/g
比较由Ti1Li3Al4/xDC与Ti1Li3Al4-LDHs在相同温度条件下处理后样品的XRD图相可以发现：前者的晶体层间距减小，衍射峰前移，说明碳元素可能掺杂到水滑石晶格内部，导致晶格变形，形成新的晶体结构，从而引起材料的表面化学性质和官能团发生变化。从图8和图9可以看出，复合材料在1 020 cm-1附近有Ti—O—C键的特征峰出现，说明DC与Ti1Li3Al4-LDHs的复合并非简单地混合，而是通过界面力结合形成一种新的材料，改善其孔结构分布，提高了对CO2的吸附量。
在实际应用中，吸附剂不但要具有较强的吸附性能，而且要具有较好的脱附性能和再吸附性能。图10所示为DC600，Ti1Li3Al4-LDHs300和Ti1Li3Al4/3DC600这3种吸附剂在经过10次吸附与脱附循环后对CO2的吸附效果。由图10可知：DC600和Ti1Li3Al4/3DC600经过10 次循环后，吸附容量仍可保持95%以上；Ti1Li3Al4-LDHs300经过10次循环后，吸附性能略比DC600和Ti1Li3Al4/3DC600的低。这说明DC600和Ti1Li3Al4/3DC600性质更接近。
图10 3种吸附剂的CO2循环吸附量
Fig. 10 Cyclic CO2 adsorption capacity of three adsorbents
3 结论
1) 采用共沉淀法制备了Ti1Li3Al4/xDC。随着x增大，晶体结构部分碳元素进入晶格内部，导致类水滑石晶格发生畸变；同时，在2种材料界面有Ti-O-C键生成，存在协同效应。
2) DC600，Ti1Li3Al4-LDHs300和Ti1Li3Al4/3DC600这3种吸附剂呈现出的对CO2的吸附量从大至小顺序为Ti1Li3Al4/3DC600， DC600和 Ti1Li3Al4-LDHs300，说明2种材料复合后的吸附剂其CO2吸附性能明显提高；焙烧时间、Ti1Li3Al4-LDHs与DC的质量比对复合材料的CO2吸附性能影响较大。
3) DC600，Ti1Li3Al4-LDHs300和Ti1Li3Al4/3DC600的CO2吸附循环性能10次循环后，吸附容量仍可保持95%以上，其中Ti1Li3Al4/3DC600循环吸附容量可保持98%，表现出较好的循环吸附性能。
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(编辑 陈灿华)
收稿日期：2016-05-12；修回日期：2016-06-15
基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51074122)(Project (51074122) supported by the National Natural Science Foundation of China)
通信作者：周安宁，教授，博士生导师，从事煤化工和矿物材料加工研究；E-mail：psu564@139.com
