【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氨气吸附，特别是涉及一种负载双活性位点的二氧化硅气凝胶及制备方法。
技术介绍
1、氨气(nh3)作为一种在工业中广泛使用的碱性化学品，具有强烈的腐蚀性、高度挥发性、燃烧和爆炸危险性。在工业生产过程中，氨气常用于制造化肥、冷冻技术和合成其他化学品。然而，与其广泛的应用相伴随的是潜在的危险和安全挑战。氨气对人体呼吸系统和眼睛造成的危害是不可忽视的，其强烈的腐蚀性能导致呼吸道和黏膜受损，可能引发严重的健康问题，还可能对周围环境和社区产生长期影响。因此，亟需研究出一种高效氨气处理方法，使其保持在相对安全的浓度范围。
2、目前，从混合气中分离去除氨气的主要技术包括生物法、催化氧化法、等离子体法和吸附法。其中，吸附法因其成本低、易处理、可回收、零危害、操作简单等优点而受到人们的关注。吸附法一般包括物理吸附和化学吸附，物理吸附仅仅依赖材料的高比表面积将氨气吸附在孔隙结构，并且物理吸附由吸附质与吸附剂分子间范德华力所引起，结合力较弱，吸附热比较小，容易脱附，具有可逆性；化学吸附则由吸附质与吸附剂间的化学键所引起，是吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附，常是不可逆的，吸附热通常较大且难脱附，具有较强的选择性，一般物理吸附的程度比化学吸附要低。多孔材料对于氨气的吸附是单层物理吸附，仅仅依赖材料的高比表面积将氨气吸附在孔隙结构中。因此制备化学吸附剂是提高吸附性能的关键。
3、气体吸附材料主要有活性炭、分子筛、金属有机框架材料、气凝胶等。二氧化硅气凝胶因具有高表面积、高
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种负载双活性位点的二氧化硅气凝胶及制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。本专利技术的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶具有高吸附容量和高吸附速率，可以高效吸附氨气，有效解决孔径阻塞和活性位点少而导致吸附性能不高的问题，为工业氨气吸附材料提供了新的思路。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术的技术方案之一：一种负载双活性位点的二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、将硅源、有机溶剂、水和巯基硅烷偶联剂混合均匀后滴加酸溶液催化水解反应，然后滴加碱溶液催化缩聚反应形成湿凝胶；
5、将湿凝胶老化后氧化，接着在金属盐溶液中浸渍，得到所述负载双活性位点的二氧化硅气凝胶。
6、进一步地，所述硅源包括正硅酸乙酯、正甲基硅烷或正硅酸甲酯；
7、所述巯基硅烷偶联剂包括3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷或3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷；
8、所述有机溶剂包括乙醇。
9、进一步地，所述硅源、有机溶剂、水和巯基硅烷偶联剂的摩尔比为1：5：4：(0.1～0.5)。
10、进一步地，所述酸溶液包括盐酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液或醋酸溶液；
11、所述碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水。
12、进一步地，所述催化水解反应的时间为8～16h；
13、所述催化缩聚反应的时间为1～6h。
14、进一步地，所述老化的温度为60℃，时间为12～24h；
15、所述氧化具体包括：将老化的湿凝胶置于过氧化氢溶液中氧化24h。
16、更进一步地，所述过氧化氢溶液由体积比为1：1的过氧化氢和无水乙醇组成。
17、进一步地，所述金属盐溶液为氯化锌溶液；
18、所述氯化锌溶液的浓度为10～60wt％。
19、采用本专利技术的参数条件(温度、时间、用量等)，制备的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶的结构最佳、形态最好、吸附性能最高。
20、本专利技术的技术方案之二：一种上述制备方法制备的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶。
21、本专利技术的技术方案之三：一种上述负载双活性位点的二氧化硅气凝胶在废气吸收中的应用。
22、进一步地，所述废气包括氨气。
23、本专利技术公开了以下技术效果：
24、(1)本专利技术制备的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶具有高孔隙率、充足的活性位点，因此吸附容量大、吸附速率快，通过负载双活性位点有效解决了孔隙阻塞和活性位点少而导致吸附性能不高的问题(引入粒径远远小于磺酸基团的锌离子活性位点，解决了孔隙阻塞问题；负载双活性位点解决了位点不足问题，同时高效提升了吸附速率和吸附容量)，为工业氨气吸附材料提供了新的思路。
25、(2)本专利技术的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶以二氧化硅气凝胶为主要成分，成本较低。并且本专利技术制备的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶孔隙率高、活性位点充足、吸附容量大。
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1.一种负载双活性位点的二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源包括正硅酸乙酯、正甲基硅烷或正硅酸甲酯；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源、有机溶剂、水和巯基硅烷偶联剂的摩尔比为1：5：4：(0.1～0.5)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括盐酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液或醋酸溶液；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化水解反应的时间为8～16h；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述老化的温度为60℃，时间为12～24h；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液为氯化锌溶液；
8.一种权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶。
9.一种权利要求8所述的负载双活性位点的二氧化硅气凝胶在废气吸收中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述废气包括氨气。
【技术特征摘要】
1.一种负载双活性位点的二氧化硅气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源包括正硅酸乙酯、正甲基硅烷或正硅酸甲酯；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源、有机溶剂、水和巯基硅烷偶联剂的摩尔比为1：5：4：(0.1～0.5)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括盐酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液或醋酸溶液；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：周刚，陈冠双，董晓素，张欣远，赵梦柔，柳茹林，王勇梅，李帅龙，孔阳，孟群智，甄慧，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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