胺基功能化多孔材料的制备及其二氧化碳吸附性能研究

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:VANDY115
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CO2浓度上升一直被认为是引起全球气候变暖的首要原因。通过胺修饰多孔材料的固体吸附剂是捕集CO2的有效方法。各种胺类,载体和固定技术已经被广泛研究并且其结果被看好。本论文分别采用P123为软模板剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源合成介孔二氧化硅材料SBA-15,将经过三乙烯四胺(TETA)和三(2-氨基乙基)胺(TAEA)这两种同分异构体胺修饰后的SBA-15吸附剂用于CO2捕捉;通过负载正壬胺(P),N-甲基辛胺(S)和三丙胺(T)这三种具有不同胺类型的同分异构体有机胺的介孔二氧化硅材料SBA-15制得吸附剂,并用于CO2捕获;以微孔MOF材料MIL-101为载体,分别用三乙烯四胺(TETA),四乙烯五胺(TEPA)和聚乙烯亚胺(PEI)修饰获得吸附剂,并将这三种材料用于CO2的捕获。采用扫描电镜、N2吸脱附、热重、红外等仪器对其上述材料的形貌和特性进行了表征,并且测试了它们的二氧化碳吸附性能。1、采用三乙烯四胺及其同分异构体修饰SBA-15制备吸附剂并对其CO2吸附性能进行测试。结果表明,不同结构的胺对CO2捕集性能具有影响。当不存在水汽时,SBA-TETA吸附剂显示出比SBA-TAEA吸附剂更好的CO2捕获性能,而在有水分存在的情况下SBA-TAEA吸附剂比SBA-TETA吸附剂的CO2捕获性能稍好。这可以通过以下事实进行说明:叔胺基团不能在没有水汽存在时有效捕获CO2,但可以在有水分存在下很好地工作。2、采用正工胺(P),N-甲基辛胺(S)和三丙胺(T)这三种具有不同胺类型的同分异构体有机胺改性介孔材料SBA-15,并用于CO2的捕捉。结果表明,在无水汽时的相同条件下,SBA-P能够比SBA-S和SBA-T捕捉更多的二氧化碳。对于纯胺,当不存在水汽时,壬胺(P)(伯胺)显示出比三丙胺(T)(叔胺)更好的CO2捕获性能,而在有水分存在的情况下三丙胺(T)(叔胺)比工胺(P)(伯胺)的CO2捕获性能增加量更多。这项研究可以帮助我们设计在不同条件下用于二氧化碳捕集的合适的固体胺吸附剂。3、以微孔材料MIL-101为载体,负载三种不同的有机胺,三乙烯四胺TETA,四乙烯五胺TEPA和聚乙烯亚胺PEI制备胺修饰微孔材料用于CO2吸附性能研究测试。CO2吸脱附实验结果显示,吸附剂的吸附性能随着有机胺负载量的增加而增大。在相同负载量下,TETA、TEPA和PEI负载在MIL-101载体上对二氧化碳的吸附能力是不同的,且二氧化碳吸附能力由MIL-TETA, MIL-TEPA到MIL-PEI逐渐减小,而循环性能相较于MIL-TETA 和 MIL-TEPA则是MIL-PEI最好。
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