陰離子功能化離子液體的設計合成及其對二氧化硫吸收性能的研究.pdf

1、我國的環(huán)境空氣污染問題依舊嚴重，尤其是化石能源燃燒產(chǎn)生的大量二氧化硫(SO2)嚴重危害著人們的身體健康。目前工業(yè)上使用的傳統(tǒng)煙道氣脫硫法存在水資源二次污染及產(chǎn)生大量難以利用的工業(yè)廢物等問題。離子液體因具有低蒸汽壓、高熱穩(wěn)定性、寬液態(tài)范圍和可設計性等特點為解決煙道氣脫硫問題提供了一種新方法。但是，一般離子液體在吸收SO2時往往存在吸收量偏低以及脫附困難等問題，在一定程度上阻礙了離子液體的應用。作為國家自然科學基金資助課題(No.21403

2、059)研究工作的一部分，本文針對以上問題設計并合成了幾類新型的陰離子功能化離子液體并用于吸收SO2。此外，本文還通過譜學表征以及量化計算的方法對功能化離子液體的SO2吸收機理進行了研究。主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)在氰基雙功能化離子液體的基礎上提出一種通過調(diào)控陰離子堿性來提升SO2吸收量的新策略，設計并合成了一系列陰離子堿性不同的含氰基的陰離子功能化離子液體。利用紅外、核磁和量化計算的手段研究了離子液體含有氰基的陰離子與SO2

3、之間的作用機理。研究結(jié)果表明可以通過陰離子的堿性強弱來調(diào)控離子液體陰離子上氰基作用位點與SO2之間的相互作用的強弱，從而進一步調(diào)控離子液體的SO2吸收量。
　　(2)設計并合成了一系列含有多個作用位點的酰胺基的功能化離子液體。通過研究發(fā)現(xiàn)，酰胺基的引入不僅大幅度提升了離子液體對SO2的吸收量，同時也降低了其對SO2的吸收焓，機理研究結(jié)果表明，這類離子液體對SO2的高效吸收主要是通過離子液體陰離子的氮位點與多個C=O位點通過較強的C

4、=O…S相互作用和C-H…O氫鍵作用實現(xiàn)的。
　　(3)針對離子液體在低分壓條件下的SO2吸收量偏低問題，設計并合成出了一類含醛基的陰離子功能化離子液體。提出了一種通過雙位點作用機理，高效吸收低濃度SO2的新方法。通過吸收實驗、譜學表征以及量化計算等手段對該類功能化離子液體在低分壓下吸收SO2的機理進行了研究。結(jié)果表明，醛基功能化離子液體通過陰離子上醛基作用位點和氮位點與SO2之間較強的C=O…S相互作用和C-H…O氫鍵作用實現(xiàn)了