[發(fā)明專(zhuān)利]氨基雜化SiO2氣凝膠材料及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310694539.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103706342A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈曉冬;孔勇;崔升;仲亞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/291
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/291;B01J20/30;B01D53/02;C01B33/16
• 代理公司: 南京天華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料及其新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，涉及一種新型氨基雜化SiO₂氣凝膠材料及應(yīng)用，尤其應(yīng)用于CO₂氣體吸附。

背景技術(shù)

二氧化碳是一種導(dǎo)致全球變暖的主要溫室氣體。因此，高效的、可以大量捕獲CO₂的吸收劑的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前工業(yè)中用于CO₂氣體吸附的材料主要是含氨基的液體吸收劑。液體吸收劑雖然吸收容量高，但存在脫附困難，能耗大，吸收循環(huán)效率低，二次污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。因而固體吸收劑成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)，目前研究重點(diǎn)主要是多孔固體材料，如活性炭、氨基改性介孔分子篩和金屬有機(jī)骨架（MOF）材料。但目前存在的固體吸附劑存在循環(huán)吸收效率低，吸附和脫附溫度高、常壓下吸附容量低等缺陷。氣凝膠是一種具備納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)固體材料，具有低密度、高比表面積、高孔隙率等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因而在吸附方面有廣闊的應(yīng)用前景，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性使得其在氣體吸附中具有高的吸附量，低的吸附和脫附能耗，高的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種氨基雜化SiO₂氣凝膠材料，本發(fā)明的另一目的還提供了上述氨基雜化SiO₂氣凝膠在CO₂吸附中的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種氨基雜化SiO₂氣凝膠材料，由以下方法制備得到，其具體步驟如下：

（1）0～20℃下，將有機(jī)硅醇鹽、硅烷偶聯(lián)劑、無(wú)水乙醇和去離子水?dāng)嚢杌旌暇鶆蚝箪o置得到氨基雜化SiO₂濕凝膠，其中原料的摩爾比為有機(jī)硅醇鹽：硅烷偶聯(lián)劑=1：（1～5），（有機(jī)硅醇鹽+硅烷偶聯(lián)劑）：無(wú)水乙醇：去離子水的摩爾比為1：（1～4）：（2～4）；

（2）步驟（1）中得到的濕凝膠在20～50℃下老化6～24小時(shí)，老化期間用無(wú)水乙醇對(duì)濕凝膠進(jìn)行溶劑置換3～6次得到醇凝膠；

（3）將步驟（2）中得到的醇凝膠進(jìn)行CO₂超臨界干燥得到氨基雜化SiO₂氣凝膠,CO₂超臨界干燥工藝為：干燥溫度40～60℃，干燥壓力8～12MPa，超臨界時(shí)間2～6小時(shí)。

優(yōu)選步驟（1）中所述的有機(jī)硅醇鹽為甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯或正硅酸四甲酯中的一種。

優(yōu)選步驟（1）中所述的硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、4-氨基丁基三乙氧基硅烷或11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷中的一種。

本發(fā)明還提供了上述氨基雜化SiO₂氣凝膠材料在CO₂吸附中的應(yīng)用。

有益效果：

（1）制備工藝簡(jiǎn)單可控。SiO₂氣凝膠傳統(tǒng)的制備工藝師采用多步溶膠-凝膠法，并采用酸堿作為催化劑，而本發(fā)明方法采用簡(jiǎn)捷的一步溶膠-凝膠法，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不采用任何酸和堿，大大地減少了實(shí)驗(yàn)中的操作步驟，增加了可控性，更易于工業(yè)化生產(chǎn)，也更環(huán)保。

（2）制備的氨基雜化SiO₂氣凝膠具有低密度、高比表面積的特性。

（3）制備的氨基雜化SiO₂氣凝膠在常壓下吸附CO₂效果顯著，對(duì)混合氣體中的CO₂氣體吸附選擇性高，吸附和脫附過(guò)程溫度低、速率快（可以大大降低操作能耗），循環(huán)穩(wěn)定性高。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)例1制得的氨基雜化SiO₂氣凝膠材料的樣品照片。

圖2是實(shí)例1制得的氨基雜化SiO₂氣凝膠材料的SEM圖。

圖3是實(shí)例1制得的氨基雜化SiO₂氣凝膠材料的氮?dú)馕摳降葴鼐€(xiàn)和孔徑分布曲線(xiàn)，其中●為吸附曲線(xiàn)，○為脫附曲線(xiàn)，■為孔徑分布曲線(xiàn)。

具體實(shí)施方式

實(shí)例1