[發明專利]一種氣體吸附材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210155234.4
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN103418356A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 孫琦;王曉光;王寶冬;苗強
• 申請（專利權）人: 北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

1.一種氣體吸附材料，包括：

40-70重量%具有多孔表面的固體載體；

25-50重量%在所述固體載體表面和孔道內加載和/或與其活性位點相結合的至少一種樹狀大分子胺源，其中，所述樹狀大分子胺源是由含有胺官能團的胺基單元和用于成幾何倍增加胺官能團的支化單元經多步反應而得，并且所述胺基單元選自于乙二胺、丁二胺、己二胺、和/或三氨乙基胺，所述支化單元選自于丙烯腈、三聚氯氰、二異丙基乙胺、和/或丙烯酸甲酯；和

1-10重量%用于修飾所述吸附材料表面和孔道的小分子胺源，包括至少一種二元或多元鏈烷胺或芳族胺；

其中，在加載樹狀大分子胺源后和/或與樹狀大分子胺源結合后的固體載體表面和孔道內加載所述小分子胺源，從而均勻地增加所述吸附材料上的胺部位、濃度和/或活性，以便提高所述吸附材料吸附或捕獲氣體的能力和/或速率。

2.根據權利要求1所述的吸附材料，其中所述樹狀大分子胺源選自：聚酰胺-胺型樹狀大分子（PAMAM）、聚丙烯亞胺型樹狀大分子（PPI）、三聚氰胺基樹狀大分子、三氨乙基胺基樹狀大分子和它們的混合物。

3.根據權利要求1所述的吸附材料，其中所述樹狀大分子胺源的代數為1～5。

4.根據權利要求1所述的吸附材料，其中所述小分子胺源為四亞乙基五胺（TEPA）、五亞乙基六胺（PEHA）和/或苯二胺。

5.根據權利要求1所述的吸附材料，其中所述固體載體選自：硅石、沸石、皂石、浮石、膨潤土、高嶺土、凸凹棒粘土、硅灰、分子篩、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、硅膠、硅藻土、碳納米管、飛灰、白碳、活性炭、煤焦和它們的混合物。

6.根據權利要求5所述的吸附材料，所述固體載體進一步為介孔分子篩，所述介孔分子篩選自：SBA-15、MCM-41、MCM-48、HMS和它們的混合物。

7.根據權利要求1所述的吸附材料，其中所述固體載體為用3-氨丙基三甲氧基硅氧烷（APTS）預處理過的固體載體，在固體載體表面形成活性氨基，以便減少胺源上的胺官能團與固體載體表面活性位點之間的相互作用。

8.根據權利要求1-7任何之一所述的吸附材料，其中所述吸附材料還包括用于修飾吸附材料表面和孔道的羥基源，以便提高單位氨基的氣體吸附效率和吸附能力。

9.根據權利要求8所述的吸附材料，其中所述羥基源為聚乙二醇、單乙醇胺、二乙醇胺，或它們的混合物。

10.根據權利要求1所述的吸附材料，其中所述氣體為CO₂、SO_X、NO_X或H₂S中的一種或多種氣體。

11.根據權利要求10所述的吸附材料，其中所述氣體為二氧化碳。

12.一種根據權利要求1-11任何之一所述的氣體吸附材料的制備方法，其依次包括以下步驟：

1）通過發散法用胺基單元和支化單元經多步反應合成樹狀大分子，隨后用旋轉蒸餾、減壓蒸餾、或用有機溶劑洗滌，除去多余的胺基單元或支化單元，獲得至少一種代數為1-5的樹狀大分子胺源；

2）通過浸漬法將步驟1）中得到的樹狀大分子胺源加載在固體載體表面和孔道內，干燥并除去溶劑，獲得初步胺功能化的吸附材料；

3）通過浸漬法或化學嫁接法將至少一種小分子胺源加載在步驟2）中得到的初步胺功能化的吸附材料表面和孔道內，以進行表面和孔道修飾，獲得最終氣體吸附材料。

13.根據權利要求12所述的方法，其中，重復上述步驟2)和/或步驟3)一次到五次，以便增加所述吸附材料上的胺官能團。