[发明专利]一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用

说明书

本发明属于吸附剂材料制备领域，特别涉及一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用。将3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基‑三乙氧基硅烷充分分散于异丙醇中，并向其中滴加硝酸水溶液，搅拌充分后转移至水浴条件下继续搅拌反应；将得到的反应体系过滤，滤饼经洗涤并干燥，得到含双氨官能团微孔硅吸附剂，用于对酸性气体(如二氧化碳)的吸附。

技术领域

本发明属于吸附剂材料制备领域，特别涉及一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用。

背景技术

化石燃料燃烧导致的温室效应已经严重威胁人类的生存环境，而CO₂气体则是温室效应的主要来源，当前以及今后几十年内，人类活动所需的能源仍主要来源于化石燃料，因此必须控制燃料燃烧过程中所排放的CO₂。

目前，使用现有的吸附材料对CO₂进行吸附处理时，往往会表现出吸附速率较慢、吸附量不高等问题。

发明内容

本发明提供了一种含双氨官能团微孔硅吸附剂的制备方法和应用，

本专利所制备的是一种微孔吸附材料，与常用的介孔吸附材料相比，微孔材料具有比表面积大的优点，但微孔孔径小(～1nm，与CO₂分子动力学直径在同一个数量级)，因此现有技术中，微孔结构的吸附剂不适用于动力学直径较大的CO₂这类分子的吸附，这是因为CO₂分子由于无规则的热运动在微孔吸附剂孔道入口处无法自由地进入，吸附阻力较大，吸附性能达不到实际应用的要求，

而本专利通过在微孔硅吸附材料上负载双氨基团，诱导CO₂分子方向明确地进入孔道内，使CO₂吸附具有导向性，大大缩短了其进入孔道内的行程以及时间，这是本领域内不容易想到的，虽然氨官能团和CO₂分子具有较强化学结合作用，但想不到负载氨基还可使CO₂分子的吸附具有导向性，减少了气体进入孔道的难度，解决了“一般微孔吸附剂虽然比表面积大，但较大的气体分子不容易进入其微孔”这一重要问题。在宏观上提高了吸附速率和吸附量，实现微孔硅材料在CO₂气体吸附上的实际应用。

本专利利用溶胶-凝胶法，通过3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷水解聚合，制备出含双氨官能团微孔硅吸附剂PTES-bis(NH₂)，

具体操作为：

(1)将3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷充分分散于异丙醇IPA中，并向其中滴加硝酸水溶液，搅拌充分后转移至水浴条件下继续搅拌反应，

向3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷分散液(分散液中，硅源的质量分数为5％)中滴加硝酸水溶液时，控制n[3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三乙氧基硅烷]或n[3-(2-氨基乙基氨基)丙基-三甲氧基硅烷]：n(H₂O)：n(HNO₃)＝1：120：0.2，

水浴条件下搅拌反应的温度为60℃，反应时间为6h；

(2)将步骤(1)得到的反应体系过滤，滤饼经洗涤并干燥，得到含双氨官能团微孔硅吸附剂，

干燥为，80～100℃下真空干燥8～10h。

附图说明

图1为本专利实施例1中制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂对CO₂的吸附等温线。

图2为本专利实施例1中制备的含双氨官能团微孔硅吸附剂的溶胶粒径分布图，可见溶胶仅具有1到10纳米的粒径。