一种微孔分子筛-功能化离子液体复合材料及其制备方法技术

技术编号:7794621 阅读:209 留言:0更新日期:2012-09-23 20:16
本发明专利技术公开了一种微孔分子筛-功能化离子液体复合材料及其制备方法,包括如下步骤:(1)对分子筛进行焙烧,以除去其孔道内吸附的水及其他杂质;(2)将具有超笼结构的微孔分子筛投入前驱体A或前躯体A的溶液中,搅拌使之完全浸润并分散均匀;(3)然后加入前躯体B,前躯体B通过吸附扩散进入分子筛笼结构中与前驱体A反应生成目标功能化离子液体;(4)抽滤,对滤渣通过索氏提取除去未参与反应的前驱体,然后对其进行真空干燥,从而获得复合材料。本发明专利技术方法所制得的复合材料由于具有功能化离子液体和微孔材料对于酸性气体吸附的协同作用,其对CO2的吸附能在典型的post-FGD烟气温度范围内实现较佳的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于离子液体固载化领域,涉及CO2捕集及储存(CO2 capture andstorage, CCS)、烟气SO2脱除等酸性气体捕集领域。
技术介绍
近年来,离子液体作为ー种新型“緑色溶剤”而受到学术界与企业界的广泛重视。此外,通过对离子液体进行功能化,可以赋予离子液体新的物化性能与功能。碱性离子液体是最近出现的ー类新型离子液体,这类离子液体不仅具有常规离子液体的物化性质(如几乎没有蒸汽压、物理和化学性质稳定、结构和性能可调,适合作分离溶剂或构成反应-分离耦合新体系),而且由于其呈现碱性,因此有望作为ー类新型的酸性气体(co2、so2)的选择性吸收剂。但是由于エ业上目前对离子液体的提纯还十分困难,价格高,阻碍了离子液体的大规模应用;而且由于缺乏离子液体生物降解能力和潜在毒性的相关数据,离子液体到达使用寿命时,废离子液体的处理将面临巨大的环境压力。离子液体固载化是关于离子液体研究的新领域,目的是通过把离子液体固载于固体催化剂或惰性固体上,达到提高体系催化性能、减少离子液体用量、便于产物分离和催化剂再利用的目的。分子筛是一系列由TO4四面体(T=Si/Al)组成的结晶性硅铝酸盐多孔材料。由于分子筛骨架中的硅被铝部分取代,故分子筛骨架带负电荷,需要在孔道中引入阳离子(通常为碱金属离子),这样的结构使得分子筛对很多气体分子,包括酸性的C02、SO2分子具有吸附作用,例如NaY分子筛对CO2的吸附量达5mmol/g (O. lbar)。为提高分子筛对CO2吸附的选择性和吸附量,通常的研究方法是对分子筛表面进行修饰,提高其表面碱性。传统酸性气体捕集采用湿法吸收技术,如以ーこ醇胺为吸收剂的MEAエ艺具有成本较高、吸收慢、吸收容量小、吸收剂用量大、设备腐蚀率高等不足,又由于以大量水为溶剂,再生时存在能耗高等缺点,严重降低了ニ氧化碳捕集的经济性。而分子筛干法吸附エ艺虽能克服上述缺点,但由于主要是利用分子筛对酸性气体的物理吸附,所以存在着吸附量随吸附温度升高而大幅降低等缺点,而进行CO2捕集的最佳地点是在烟气脱硫装置之后(post-FGD),其典型的烟气温度为45-55°C。P. D. Jadhav等(Energy & Fuels2007,21,3555 - 3559)报导了一こ醇胺(MEA)修饰13X分子筛用于CO2吸附,MEA通过溶液吸附装载于13X孔道。在15vol% CO2中,该吸附剂75°C时CO2吸附量为10. lml/g,但是50°C时只有8. lml/g。该方法小分子MEA通过简单的吸附装载于分子筛孔道,使用过程中必然存在MEA流失的问题,同时亦存在MEA易挥发、热稳定性不高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷,把功能化离子液体通过“瓶中造船法”在分子筛笼结构中进行离子液体的原位合成,从而把离子液体直接固载于分子筛笼中,制得一种微孔分子筛-功能化离子液体复合材料,作为ー种固体化学吸附剂,除具备干法吸附的优点外,还能在较高温条件下(典型的post-FGD烟气温度为45-55° C)快速高效脱、除烟气中的酸性气体。本专利技术的目的通过以下技术方案实现一种微孔分子筛-功能化离子液体复合材料的制备方法,包括如下步骤(I)对分子筛进行焙烧,以除去其孔道内吸附的水及其他杂质;(2)将具有超笼结构的微孔分子筛投入前驱体A或前躯体A的溶液中,搅拌使之完全浸润并分散均匀,使前驱体A先通过吸附扩散进入分子筛的笼结构中;(3)然后加入前躯体B,前躯体B通过吸附扩散进入分子筛笼结构中与前驱体A反应生成目标功能化离子液体;(4)抽滤,对滤渣通过索氏提取除去未參与反应的前驱体,然后对其进行真空干燥,从而获得复合材料。优选地,所述前驱体A为咪唑类(a)、叔胺类(b)、批唆类(C)、卩比咯类(d)、吗啡啉类(e)、噻唑类(f)、吡唑类(g)、三唑类(h)、叔膦类(i)化合物的ー种或多种,其通式为本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微孔分子筛-功能化离子液体复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤 (I)对分子筛进行焙烧,以除去其孔道内吸附的水及其他杂质; (2 )将具有超笼结构的微孔分子筛投入前驱体A或前躯体A的溶液中,搅拌使之完全浸润并分散均匀,使前驱体A先通过吸附扩散进入分子筛的笼结构中; (3)然后加入前躯体B,前躯体B通过吸附扩散进入分子筛笼结构中与前驱体A反应生成目标功能化离子液体; (4)抽滤,对滤渣通过索氏提取除去未参与反应的前驱体,然后对其进行真空干燥,从而获得复合材料。2.根据权利要求I所述的制备方法,其特征在于,所述前驱体A为以下通式中一种或多种NR1,2,3 rO Q 〔n〕^R,R/(a)(b)(c)(d)(e)R4R3S人 N R3-^VR1 N^N __}={;N-NXPR1’2’3R3 RiR2R2 sR1(f)(g)(H)(i) 式中Rn为氢原子或烧基取代基。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:李雪辉麦景璋于英豪梁汝清王芙蓉王乐夫
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:

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