一种有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，包括三维有序大孔材料以及负载在所述三维有序大孔材料上的有机胺，所述三维有序大孔材料的吸水率为1.0～2.2cm3/g。在研究本发明专利技术的过程中，发明专利技术人意外发现三维有序大孔材料的吸水率是影响有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂性能(吸附活性以及循环使用性能)的重要影响，并最终选择三维有序大孔材料的吸水率为1.0～2.2cm3/g，获得吸附活性以及循环使用性能较佳的CO2吸附剂。

Organic amine functional three-dimensional ordered macroporous material CO2 adsorbent and preparation method thereof

The invention discloses an organic amine functionalized three-dimensional ordered macroporous material CO2 adsorbent, which comprises a three-dimensional ordered macroporous material and an organic amine loaded on the three-dimensional ordered macroporous material. The water absorption rate of the three-dimensional ordered macroporous material is 1.0 to 2.2 cm 3/g. In the course of researching the invention, the inventor discovered that the water absorption of the three-dimensional ordered macroporous material is an important influence on the performance of the organic amine functionalized three-dimensional ordered macroporous material CO2 adsorbent (adsorption activity and recycling performance). Finally, the water absorption of the three-dimensional ordered macroporous material is 1.0-2.2 cm 3/g, and the adsorption is obtained. CO2 adsorbent with better activity and recycling performance.

【技术实现步骤摘要】
一种有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及CO2吸附剂领域，具体地说涉及一种有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂及其制备方法。
技术介绍
在涉及全球环境保护的诸多问题中，最令人关注的是温室效应，同时科学研究表明大量化石燃料燃烧产生的CO2是导致温室效应的主要原因，因此二氧化碳的捕集、储存(CarbonCaptureandSequestration)和资源化利用成为近期温室气体减排最有效、最可靠的手段之一。目前二氧化碳的捕集方法主要有吸收法、膜吸附法、吸附法和深度冷凝法等，其中吸收法可以实现大量CO2的高效分离，且净化度和回收率高，但再生能耗大、对设备腐蚀严重；膜分离是利用高分子聚合物对不同气体的相对渗透率不同而分离，其设备简单、操作方便、能耗低，但难以得到高纯度CO2和膜材料再生能力差等缺点，限制了它大规模工业化应用；吸附法是基于多孔材料表面活性点通过范德华力等选择性地捕集分离CO2，此类材料具有回收率不高的问题；深度冷凝法是对原料气体进行多次压缩和冷却使其液化，仅仅适用于CO2浓度较高(>60％)的原料气体。鉴于上述二氧化碳捕集技术在使用过程中存在的一些问题，近年来以碱性活性组分与多孔材料复合为核心的二氧化碳捕集技术得到迅速发展。CN102698704A公开了一种用于CO2和Cr(VI)吸附的Na+、K+功能化介孔氧化铝基复合吸附剂的一锅液相制备方法，首先将硝酸铝、氯化铝或其混合物溶液与P123、F127和F108等Pluronic三嵌段共聚物溶液充分混合，然后在缓慢搅拌下逐滴加入碳酸钠、碳酸钾或其混合物溶液，经溶剂蒸发诱导自组装、蒸馏水和无水乙醇洗涤、干燥和煅烧制得Na+、K+功能化的介孔氧化铝基复合材料，其中，F127辅助溶剂蒸发诱导自组装制备Na+功能化介孔γ-Al2O3基复合材料在室温下对CO2的吸附量为1.4mmol/g，吸附量有待进一步提高。ZL201310659064.8公开了钙基二氧化碳吸附剂及其制备方法，该方法以碳酸钠和氯化钙为原料，吐温80和聚乙二醇为添加剂，将上述吸附剂前驱体煅烧，得到钙基二氧化碳吸附剂。该吸附剂对CO2的反应速度快，具有较高的转化率和循环使用率，但是再生条件苛刻且能耗太高。ZL201410491323.5公开了二氧化碳固体胺吸附剂及其制备方法，该方法利用正硅酸乙酯和聚苯乙烯乳液合成二氧化硅空心载体，采用3-氨基丙基三甲氧基硅将空心球载体表面胺基化，提高吸附剂的吸附容量和吸附速度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种吸附活性以及循环使用性能优良的有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，包括三维有序大孔材料以及负载在所述三维有序大孔材料上的有机胺，所述三维有序大孔材料的吸水率为1.0～2.2cm3/g。进一步地，所述三维有序大孔材料的孔径为160～405nm。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此条件下，对最终获得的吸附剂的性能影响更有利，具有较佳的吸附活性以及循环使用性能。进一步地，所述有机胺的质量百分含量为20～70％。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此条件下，对最终获得的吸附剂的性能影响更有利，具有较佳的吸附活性以及循环使用性能。进一步地，所述三维有序大孔材料的成分包括氧化铝、氧化硅、氧化钛中的任意一种或两种以上的按任意比例混合的混合物。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，采用者这种成分，对最终获得的吸附剂的性能影响更有利，具有较佳的吸附活性以及循环使用性能。进一步地，所述有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂的外形为片状、圆柱形、心形、三叶草或四叶草。进一步地，所述三维有序大孔材料按以下方法制备而成：(1)胶晶模板的制备将胶晶模板的单体原料和引发剂于水中进行聚合反应，得到单分散聚合物乳液，之后对单分散聚合物乳液进行离心处理，离心产物经过干燥，得到胶晶模板；(2)三维有序大孔材料的成型将材料源溶解于低沸点有机溶剂中，再将所述胶晶模板加入到材料源和有机溶剂的混合液中进行浸渍处理，最后浸渍产物经过洗涤、干燥、焙烧，得到所述三维有序大孔材料。进一步地，所述胶晶模板的单体原料为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸中的任意一种或两种以上的按任意比例混合的混合物。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此离心条件下，以模板剂制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，从而对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。这里的材料源即为三维有序大孔材料的成分来源，氧原子可以不提供。具体地，铝源、硅源、钛源为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、三乙醇铝、硅酸四乙酯、硅酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四甲酯。能够保证制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，从而对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。进一步地，所述引发剂为过硫酸盐或偶氮类引发剂，引发剂的加入量为0.05～0.4g/L。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，采用这个条件，制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，从而对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。进一步地，离心处理的转速为1000～8000rpm，时间为3～24h。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此离心条件下，以模板剂制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，从而对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。进一步地，得到单分散聚合物乳液的过程在氮气或者氩气气氛下进行。这样设置，可以防止原料被氧化，保证聚合反应的效率。进一步地，聚合反应的温度为70～80℃，时间1～4h。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此条件下，制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。进一步地，胶晶模板的制备步骤中，干燥的温度为30～80℃。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此条件下，制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。进一步地，胶晶模板在材料源和有机溶剂的混合液中浸渍处理的时间为2～6h。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此条件下，制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。进一步地，三维有序大孔材料的成型步骤中，焙烧采用程序升温法，具体过程为以0.5～5℃/min的升温速率加热至450～850℃，焙烧3～10h。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，在此焙烧条件下，制得的三维有序大孔材料的吸水率能够保持在1.0～2.2cm3/g，其它性质也更加符合吸附剂的需求，对最终获得的吸附剂的性能影响更有利。本专利技术还提供上述有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)浸渍液的制备将有机胺溶解于低沸点有机溶剂中，得到浸渍液；(2)有机胺的负载将三维有序大孔材料加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，其特征在于：包括三维有序大孔材料以及负载在所述三维有序大孔材料上的有机胺，所述三维有序大孔材料的吸水率为1.0～2.2cm3/g。

【技术特征摘要】
1.一种有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，其特征在于：包括三维有序大孔材料以及负载在所述三维有序大孔材料上的有机胺，所述三维有序大孔材料的吸水率为1.0～2.2cm3/g。2.如权利要求1所述的有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，其特征在于：所述三维有序大孔材料的孔径为160～405nm。3.如权利要求1或2所述的有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，其特征在于：所述有机胺的质量百分含量为20～70％。4.如权利要求1或2所述的有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，其特征在于：所述三维有序大孔材料的成分包括氧化铝、氧化硅、氧化钛中的任意一种或两种以上的按任意比例混合的混合物。5.如权利要求1或2所述的有机胺功能化三维有序大孔材料CO2吸附剂，其特征在于：所述三维有序大孔材料按以下方法制备而成：(1)胶晶模板的制备将胶晶模板的单体原料和引发剂于水中进行聚合反应，得到单分散聚合物乳液，之后对单分散聚合物乳液进行离心处理，离心产物经过干燥，得到胶晶模板；(2)三维有序大孔材料的成型将材料源溶解于低沸点有机溶剂中，再将所述胶晶模板加入到材料源和有机溶剂的混合液中进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘理华，刘晨光，刘书群，张雪，朱元元，朱博文，
申请(专利权)人：淮北师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34