聚離子液體多孔材料制備及其在CO2捕集中的應用基礎研究.pdf

1、近年來，溫室氣體CO2的大量排放，導致了日益加劇的溫室效應，造成的全球氣候變暖，CO2的捕集已經成為廣泛的研究熱點。而大量離子液體的研究證實對CO2有良好的捕集性能，最新研究發(fā)現聚合離子液體對CO2的吸收能力為離子液體單體的數倍，同時多孔結構提高比表面積，利于CO2的吸收。
　　本文通過在聚合過程中通入CO2為致孔劑，并與N2氣氛下自組裝聚合進行對比，分別制得7種聚合離子液體，并對其進行了紅外、熱重、XPS、氮氣吸脫附、CO2-T

2、PD等一系列表征，考察合成出的聚合離子液體對CO2的吸收性能。證明了CO2的致孔能力，提高了聚合離子液體對CO2的吸收效果。
　　根據實驗目的，季胺化制備了兩種含氨基雙鍵的離子液體單體，1-乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽([VAIM]Br·HBr)和1-苯乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽([SAIM]Br·HBr)，并對其進行結構表征和分析。
　　以上述合成的離子液體單體為基礎，在聚合過程中通入CO2作為致孔劑與離子液體的氨基結合

3、，生成氨基甲酸鹽，并與N2氣氛下的自主裝聚合作對比。反應結束后，將產物真空升溫，使氨基甲酸鹽分解，還原氨基，得到如下7種聚合物:1-乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽與DVB的共聚物(P([VAIM]Br/DVB)）、1-乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽與丙烯酰胺、DVB的共聚物(P([VAIM]Br/AAM/DVB》、1-乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽與二烯丙基胺、DVB的共聚物(P([VAIM]Br/DAA/DVB)）、1-乙烯基-3-氨基咪唑

4、氫溴酸鹽與油胺、DVB的共聚物(P([VAIM]Br/OLA/DVB》、1-苯乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽與DVB的共聚物(P([SAIM]Br/DVB》、1-苯乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽與二烯丙基胺、DVB的共聚物(P([SAIM]Br/DAA/DVB)）、1-苯乙烯基-3-氨基咪唑氫溴酸鹽與油胺、DVB的共聚物(P([SAIM]Br/OLA/DVB》。
　　對制得的聚合離子液體結構和性能進行表征，發(fā)現合成的聚合離子液體具有較

5、高的熱穩(wěn)定性，能在300℃以前保持穩(wěn)定。由氮氣吸脫附實驗得到，在CO2氣氛下聚合的聚合離子液體比在N2氣氛下聚合的比表面積及孔容更大。P([VAIM]Br/DAA/DVB)(CO2)比表面積最大為160.35m2/g，孔容36.85ncc/g，而P([VAIM]Br/DAA/DVB)(N2)的比表面積為94.39m2/g，孔容為21.69ncc/g; P([SAIM]Br/DVB)(CO2)的比表面積最小為28.11m2/g，孔容6.4

6、6ncc/g，而P([SAIM]Br/DVB)(N2)的比表面積為21.16m2/g，孔容為4.86ncc/g。同時在CO2氣氛下聚合的聚合離子液體比在N2氣氛下聚合的吸收的CO2更多，P([VAIM]Br/DAA/DVB)(CO2)對CO2的吸收量最多，為0.277mmol/g，比P([VAIM]Br/DAA/DVB)(N2)高14.9％;P([SAIM]Br/DVB)(CO2)對CO2的吸收量最少為0.224mmol/g，比P([S