[发明专利]一种利用阴离子功能化的大孔树脂实现CO2高效捕集的方法

说明书

本发明涉及一种利用阴离子功能化的大孔树脂实现CO2高效捕集的方法，主要是设计将一系列可捕集CO2的碱性功能阴离子负载于商业化的大孔树脂上，实现对CO2的可调控捕集，吸收压力为0.0001～0.2MPa，吸收温度为20℃～100℃下，吸收时间为0.1～3小时，吸收的CO2是十分容易脱附的，脱附温度在60～120℃之间，脱附时间在0.1～3小时之间。具有吸收容量高、吸收速率快、可调控等优点，是一种极具工业应用潜力的捕集二氧化碳的方法。

技术领域

本发明涉及一种化学制备方法，具体地说，是一种利用阴离子功能化的大孔树脂来实现CO2高效可逆捕集的方法。

背景技术

温室气体CO2的大量排放，导致全球气候变暖，影响生态、环境与人类健康，因此如何实现CO2的高效捕集成为全球广泛关注的热点问题。目前，传统的工业捕集CO2方法是醇胺水溶液吸收法，该方法具有原料成本低、吸收速度快、吸收容量大等优点，但也存在很多局限性，如溶剂易挥发，设备易腐蚀，吸收剂易氧化，再生能耗高等。据统计，火力发电厂如果采用该方法进行CO2的捕集，需要消耗发电厂约30％的能量。

固体吸附材料为发展新的CO2捕集方法提供了许多新的思路。首先，固体吸附材料具有较大的比表面积和孔体积，通过物理吸附的方法能够捕集大量 CO2；其次，固体吸附材料的多孔特性允许CO2分子在孔道内快速传输，使CO2迅速与材料中的化学作用位点相结合，能够高效迅速地捕集CO2。但是，这种固体吸附方法仍然具有一定局限性，例如合成方法复杂、功能化难度大、成本较高、循环稳定性差等，限制了诸多吸附材料的工业化应用。商业化的大孔树脂，作为一种有机多孔材料在工业催化以及水处理领域的应用日臻成熟，但若广泛应用于气体捕集领域，仍十分艰难。原因在于，大孔树脂虽然可以通过化学枝接法或浸渍法将胺等与CO2具有较强作用力的功能基团引入有机骨架或孔道之中，但是这种方法会导致大孔树脂的比表面积急剧下降，捕集效率也随之降低，而且，由于胺与CO2的化学作用能很高，气体脱附温度需要达到120℃以上，需要大量能耗。例如，Richard等人曾将Lanxess公司生产的伯胺功能化大孔树脂Lewatit VP OC 1065用于CO2捕集研究中，利用胺与CO2的化学作用最多可以达到2.5mmol/g 的吸附量，但是脱附温度需要达到200℃才能使树脂完全再生。然而，大孔树脂存在非常丰富的有机骨架网络结构，为进一步树脂功能化提供可能，而且树脂稳定性好，价格低廉，这些优点为CO2捕集的工业化应用提供了很多机会，需要发展一种新的商业树脂功能化策略应用于CO2的捕集中，实现高效可逆、循环稳定性高、价格低廉等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用阴离子功能化的大孔树脂实现高效碳捕集的新方法。

本发明提供的一种利用阴离子功能化大孔树脂实现高效碳捕集的方法，是将一系列可捕集CO2的碱性功能阴离子负载于商业大孔树脂上，以这种功能可调的商业大孔树脂为吸附材料，通过化学物理两种作用来捕集CO2气体，实现CO2高效快速、可调控的捕集。

本发明的具体技术方案如下：