一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术属于吸附剂材料制备领域，特别涉及一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用。将3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基‑三乙氧基硅烷充分分散于异丙醇中，并向其中滴加硝酸水溶液，搅拌充分后转移至水浴条件下继续搅拌反应；将得到的反应体系过滤，滤饼经洗涤并干燥，得到含双氨官能团微孔硅吸附剂，用于对酸性气体(如二氧化碳)的吸附。

Preparation and application of a microporous silica adsorbent containing double ammonia functional groups

The invention belongs to the field of adsorbent material preparation, in particular to a preparation method and application of a microporous silicon adsorbent containing a double ammonia functional group. The 3 (2) (amino ethyl amino) propyl triethoxy silane is fully dispersed in isopropanol, and a solution of nitrate water is added to it, and then stirred to the water bath to continue the stirring reaction. The obtained reaction system is filtered and the filter cake is washed and dried, and the double ammonia functional group microporous silicon adsorbent is obtained. An adsorption of acid gas (such as carbon dioxide).

【技术实现步骤摘要】
一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用
本专利技术属于吸附剂材料制备领域，特别涉及一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用。
技术介绍
化石燃料燃烧导致的温室效应已经严重威胁人类的生存环境，而CO2气体则是温室效应的主要来源，当前以及今后几十年内，人类活动所需的能源仍主要来源于化石燃料，因此必须控制燃料燃烧过程中所排放的CO2。目前，使用现有的吸附材料对CO2进行吸附处理时，往往会表现出吸附速率较慢、吸附量不高等问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用，本专利所制备的是一种微孔吸附材料，与常用的介孔吸附材料相比，微孔材料具有比表面积大的优点，但微孔孔径小(～1nm，与CO2分子动力学直径在同一个数量级)，因此现有技术中，微孔结构的吸附剂不适用于动力学直径较大的CO2这类分子的吸附，这是因为CO2分子由于无规则的热运动在微孔吸附剂孔道入口处无法自由地进入，吸附阻力较大，吸附性能达不到实际应用的要求，而本专利通过在微孔硅吸附材料上负载双氨基团，诱导CO2分子方向明确地进入孔道内，使CO2吸附具有导向性，大大缩短了其进入孔道内的行程以及时间，这是本领域内不容易想到的，虽然氨官能团和CO2分子具有较强化学结合作用，但想不到负载氨基还可使CO2分子的吸附具有导向性，减少了气体进入孔道的难度，解决了“一般微孔吸附剂虽然比表面积大，但较大的气体分子不容易进入其微孔”这一重要问题。在宏观上提高了吸附速率和吸附量，实现微孔硅材料在CO2气体吸附上的实际应用。本专利利用溶胶-凝胶法，通过3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷水解聚合，制备出含双氨官能团微孔硅吸附剂PTES-bis(NH2)，具体操作为：(1)将3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷充分分散于异丙醇IPA中，并向其中滴加硝酸水溶液，搅拌充分后转移至水浴条件下继续搅拌反应，向3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷分散液(分散液中，硅源的质量分数为5％)中滴加硝酸水溶液时，控制n[3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷]或n[3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷]：n(H2O)：n(HNO3)＝1：120：0.2，水浴条件下搅拌反应的温度为60℃，反应时间为6h；(2)将步骤(1)得到的反应体系过滤，滤饼经洗涤并干燥，得到含双氨官能团微孔硅吸附剂，干燥为，80～100℃下真空干燥8～10h。附图说明图1为本专利实施例1中制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂对CO2的吸附等温线。图2为本专利实施例1中制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂的溶胶粒径分布图，可见溶胶仅具有1到10纳米的粒径。图3为本专利实施例1中制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂的孔径分布图，可见孔径分布在0～2纳米之间，可以明确判断是微孔结构。图4为本专利实施例1中制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂对N2的吸附等温线。图5为本专利实施例1中制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂和实施例2中制备的硅基介孔吸附材料SBA-15对CO2的吸附动力学曲线的对比，其中，吸附实验的条件为：25℃、1atm、二氧化碳气体流量100mL/min，从附图5中可见，采用实施例1制备的吸附剂对二氧化碳的吸附能力达到～2毫摩尔/克，而根据本领域公知，该吸附条件下，如果二氧化碳仅仅是被吸附在外表面而没有进入吸附剂孔道中的话，吸附量会比这个值小2～3个数量级，因此只有进入微孔孔道内，利用微孔材料大的比表面积才能达到这个吸附量。具体实施方式实施例1(1)将2.65g的3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷充分分散于66mL异丙醇中，并向其中滴加硝酸水溶液，控制n[3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷]：n(H2O)：n(HNO3)＝1：120：0.2，搅拌10min后转移至60℃的水浴条件下继续搅拌反应6h；(2)将步骤(1)得到的反应体系过滤，滤饼经洗涤并于80℃下真空干燥10h，得到含双氨官能团微孔硅吸附剂PTES-bis(NH2)。将实施例1制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂PTES-bis(NH2)对二氧化碳气体进行吸附。实施例2(1)将2.5g模板剂P123(EO20PO70EO20)和15.0g盐酸溶于75mL蒸馏水中，并将混合物倒入125mL玻璃瓶中，在30℃下用磁棒搅拌2h，(2)继续向步骤(1)得到的混合体系中加入5.2g正硅酸乙酯(TEOS)，30℃下搅拌20h后，在100℃下老化静置24h，(3)用56mL乙醇和4mL盐酸的混合溶液洗涤步骤(2)得到的体系，并用吸盘过滤，最终得到介孔硅吸附剂SBA-15。将实施例2制备的介孔硅吸附剂SBA-15对二氧化碳气体进行吸附。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，利用溶胶‑凝胶法，通过3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基‑三乙氧基硅烷或3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基‑三甲氧基硅烷水解聚合，制备出含双氨官能团微孔硅吸附剂PTES‑bis(NH2)。

【技术特征摘要】
1.一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，利用溶胶-凝胶法，通过3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷水解聚合，制备出含双氨官能团微孔硅吸附剂PTES-bis(NH2)。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为，(1)将3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷充分分散于异丙醇中，并向其中滴加硝酸水溶液，搅拌充分后转移至水浴条件下继续搅拌反应；(2)将步骤(1)得到的反应体系过滤，滤饼经洗涤并干燥，得到含双氨官能团微孔硅吸附剂。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐荣，黄劲荣，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32