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CO2造成的污染问题日益严重,需要通过吸附的手段将环境中多余的CO2固定下来。已有CO2吸附剂在制备、应用方面存在诸多不足,因此需要研制新型CO2吸附剂。本文选取了两个角度着手进行研究:(1)针对固定常温下存在于气流中的CO2,用新的合成方法制备出成型有机胺一介孔硅复合CO2吸附剂,并做出了深入的研究;(2)针对固定存在于300-400℃工业废气当中的CO2,进行了初步探索并设计合成了介孔复合氧化物型CO2吸附剂。
(1)首次使用原位合成方法制备出了具有成型结构的有机胺-介孔硅复合CO2吸附剂。在“一步法”合成过程中所使用的有机助剂四乙烯五胺(TEPA)起到了多重的作用:TEPA不仅作为分散于最终成型吸附剂当中的有效吸附成分,同时也影响了介孔硅载体的孔结构,使硅壁表面产生了微孔,不同加入量的TEPA影响了硅前驱物的水解缩合过程,进而带来硅载体结构参数的不同,最终决定了CO2吸附量。这种新的合成方法不仅节省了时间和能源,所得成型吸附剂亦具有可观的机械强度(64 N cm-2)和高效的CO2吸附性能(171 mg g-1)。
(2)在实验室已有工作基础上,使用原位合成方法制备出了多种介孔氧化铝-氧化锌复合CO2吸附剂。该方法利用P123作为模板剂,氨水作为pH值调节剂,先后将一定量的铝物种和不同量的锌物种沉积于P123胶束之表面,之后同时进行水解缩合。所得铝、锌含量原子比为1的样品具有与介孔氧化铝相仿的比表面积(303 m2 g-1)以及较为规整的介孔结构,经CO2吸附实验证明,这类材料具有在300℃下吸附CO2的能力。