论文部分内容阅读
近年来,温室效应严重威胁人们的健康及生活环境,研究温室气体CO2的捕集显得尤为重要。离子液体作为一种绿色C02吸收剂,以其可设计性、热稳定性、无毒以及不挥发性等优点受到广大学者的关注。将离子液体在多孔材料中进行固载化,不仅有效减少离子液体用量、促进传质、增大CO2吸收量,且可实现固定床或流化床形式的气体分离,便于循环利用。本文以制备高固载量和大比表面积、大孔容的固载化离子液体为目的,采用不同的固载方法制备固载化离子液体,考察不同制备条件对离子液体固载效果的影响,并对其C02吸附性能进行评价。主要工作内容如下:1.采用传统两步法合成了两种咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐[Bmim]BF4和1-丁基-3-甲基六氟磷酸盐[Bmim]PF6,制备的中间体[Bmim]Br.两种目标离子液体[Bmim]BF4和[Bmim]PF6纯度分别为99%、92%和98%。2.采用浸渍蒸发法和浸渍过滤法将[Bmim]BF4固载于有序介孔材料SBA-15上,对比其固载效果发现,固载量相同时,浸渍过滤法制备的ILs@SBA-15具有更大的比表面积和孔容,当选用丙酮为分散剂,离子液体与载体质量比为6:1,浸渍9h时,离子液体固载率高达33.58%。对不同方法制备的ILs@SBA-15材料进行CO2吸附性能测试,实验结果表明,CO2最大吸附量分别为3480 mg·g-1(浸渍蒸发法)、40.26 mg·g-1(浸渍过滤法)3.采用新兴的超临界流体沉积(SFD)法固载离子液体,离子液体[Bmim]BF4作前驱物,有机溶剂(甲醇、丙酮和乙醇)作共溶剂,介孔氧化硅SBA-15作载体。结果表明离子液体[Bmim]BF4成功固载于SBA-15上,与传统浸渍蒸发法和浸渍过滤法相比,固载量相同的条件下,采用SFD法能更好的保持SBA-15的多孔特性,且C02最大吸附量高达51.31mg·g-1针对SFD法制备[Bmim]BF4@SBA-15,考察沉积压力、温度及沉积时间等因素对离子液体固载量的影响,发现在实验考察范围内,固载量随沉积压力升高而增大,沉积温度对固载量影响不明显,此外,随沉积时间增长固载量逐渐增大,在12h时达到平衡。4.对CO2-有机溶剂-[Bmim]BF4三元体系热力学进行研究,发现离子液体加入对有机溶剂膨胀度影响较大,一定条件下,体系稳定时,上面为富CO2相,下面为富[Bmim]BF4相。对于具有复杂三维孔道的介孔氧化硅材料KIT-6和小孔径介孔氧化硅材料MCM-41,该方法具有通用性。