[發(fā)明專利]一種捕集二氧化碳的復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911149765.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110841606A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施耀;張偉;何奕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種捕集二氧化碳的復(fù)合材料，包括聚胺基離子液體和多孔載體，其中聚胺基離子液體與多孔載體的質(zhì)量比為0.1～8:1；該復(fù)合材料的制備方法為在攪拌作用下，將有機(jī)胺的水溶液與多孔載體充分混合；再逐滴加入無(wú)機(jī)酸的水溶液，室溫下混合反應(yīng)，經(jīng)干燥、研磨得到所述捕集二氧化碳的復(fù)合材料。該復(fù)合材料對(duì)二氧化碳的吸附量大、吸附速率塊，對(duì)雜質(zhì)氣體的耐受性強(qiáng)，可用于吸附純二氧化碳，也可用于吸附煙道氣、空氣、沼氣、廢氣等混合氣體中的二氧化碳，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種捕集二氧化碳的復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著全球工業(yè)化的迅速發(fā)展，化石燃料利用的不斷增加，導(dǎo)致二氧化碳排放日益增多。斯克利普斯海洋研究所測(cè)量的大氣二氧化碳濃度從1958年的315ppm上升到2014年的398ppm。其過(guò)度排放已經(jīng)引起全球變暖，嚴(yán)重影響了地球的生態(tài)環(huán)境和氣候變化，同時(shí)，二氧化碳也是一種重要的碳資源，可以被用于合成重要的化工原料和中間體。因此，二氧化碳減排已經(jīng)成為一個(gè)刻不容緩的議題，研究二氧化碳的捕集具有十分重要的意義。

目前，二氧化碳捕集方法主要有溶劑吸收法、固體吸附法、膜分離法、深冷分餾法等。溶劑吸收法是最為廣泛應(yīng)用的二氧化碳分離方法，其中醇胺水溶液以其成本低廉、高熱穩(wěn)定性、吸附容量大等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛工業(yè)應(yīng)用。但是，此類吸收劑存在腐蝕性強(qiáng)、易揮發(fā)、再生能耗大以及吸收速率慢等缺陷(Carbon Capture and Storage:How Green Can BlackBe？,Science,325,1647-1652,2009.)。

離子液體以其熱穩(wěn)定性好、腐蝕性低、蒸汽壓低、二氧化碳溶解性強(qiáng)和可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛用于二氧化碳的捕集。Blanchard等人首次提出將咪唑基離子液體用于二氧化碳吸收，發(fā)現(xiàn)其具有很大的二氧化碳吸收容量(Green processing using ionicliquids and CO₂,Nature,399,28-29,1999.)。為了進(jìn)一步提高離子液體對(duì)二氧化碳的吸收量，Gurkan等人研發(fā)了一系列氨基酸型離子液體，并且常壓下每摩爾離子液體可吸收約1mol的二氧化碳(Equimolar CO₂ Absorption by Anion-Functionalized IonicLiquids,J.Am.Chem.Soc.,132,2116-2117,2009.)。

但是，高成本和冗長(zhǎng)的合成過(guò)程是制約傳統(tǒng)離子液體實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的主要因素。為了降低成本，提高二氧化碳吸收容量，Hu等人通過(guò)酸堿中和的方法，將廉價(jià)的有機(jī)胺和無(wú)機(jī)酸等摩爾反應(yīng)生成聚胺基質(zhì)子型離子液體，并且常溫常壓下在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％三乙烯四胺硝酸鹽離子液體水溶液中，每摩爾的離子液體可吸收約1.49摩爾的二氧化碳(Absorption Performance and Mechanism of CO₂ in Aqueous Solutions of Amine-Based Ionic Liquids,Energy&Fuels,29,6019-6024,2015.)。但是，聚胺基質(zhì)子型離子液體吸附速率慢，粘度較大，目前還不適宜大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。