SBA-15模板去除——胺接枝后用于二氧化碳捕集和氣脫硫

  從煙氣中捕獲燃燒后的二氧化碳以及從氣中去除硫化氫(H2S)是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要步驟。胺接枝多孔二氧化硅由于其吸附容量大、CO2(和H2S)選擇性高、吸附率高、易于再生和對水分的敏感性低等優(yōu)點(diǎn)而成為有前途的吸附劑之一。有序介孔硅材料由于其孔徑可調(diào)、表面積大，尤其是其表面主要含有羥基或硅烷醇，成為了合成胺接枝的理想材料。胺接枝是通過硅的表面羥基（硅羥基）和氨基硅烷之間的反應(yīng)完成的。因此，增加硅羥基濃度是增加氨基濃度的一種簡便**的方法，從而增加胺接枝硅的CO2(和H2S)吸附能力。

  有序介孔硅材料通常是由水熱合成法通過使用有機(jī)模板劑作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，然后在模板周圍的硅前體通過聚合得到。一旦這種介孔結(jié)構(gòu)形成，合成過程中的關(guān)鍵步驟是去除有機(jī)模板，該步驟創(chuàng)造了所需的孔隙率。傳統(tǒng)的脫模方法是在高溫(500 °C)和長時間(4 h)空氣環(huán)境下煅燒脫模。然而，高溫煅燒會導(dǎo)致硅羥基基團(tuán)的還原，這會使胺接枝氨基的基團(tuán)數(shù)目減少，并進(jìn)一步導(dǎo)致胺接枝硅的CO2(和H2S)吸附能力下降。

  因此，采用了一種新型的離子液體處理方法，以及傳統(tǒng)的熱煅燒方法去除合成的SBA-15中的三嵌段共聚物模板Pluronic P123。并比較了兩種模板去除方法對SBA-15的物理性能、硅醇和胺的濃度以及對CO2和H2S的吸附能力，提出了離子液體去除模板劑的機(jī)理。

  由經(jīng)過焙燒的SBA-15樣品(SBA-15-IL)和離子液體處理的SBA-15樣品(SBA-15-cal)的吸脫附等溫線可知，SBA-15-IL的BET表面積和總孔隙體積分別為883.5 m2/g和1.09 cm3/g，與SBA-15計算值(981.8 m2/g和1.12 cm3/g)相似。這說明離子液體處理是去除模板劑的**方法。

  根據(jù)熱重分析結(jié)果，確定了模板的百分比除率SBA-15-IL至少達(dá)92% ，這表明了離子液體處理脫除模板的**性。基于BET比表面積結(jié)果表明，SBA-15-IL的硅羥基數(shù)至少為5.1 OH nm-2，高于SBA-15-cal的3.0 OH nm?2。這些結(jié)果表明，與煅燒處理相比，新型離子液體能夠在溫和的溫度條件下移除模板并保留更多的硅羥基。

  根據(jù)TGA分析，估計NH2-SBA-15-cal的胺負(fù)荷為1.4 mmol/g, NH2-SBA-15-IL的胺負(fù)荷為2.2 mmol/g。這些結(jié)果證實(shí)了SBA-15-IL上接枝的胺基比常規(guī)熱模板去除樣品SBA-15-cal上接枝的胺基要多。

  根據(jù)作者的吸附測量，從低濃度的等溫線中可以看出，NH2-SBA-15-IL的協(xié)同能力是胺接枝常規(guī)模板去除的兩倍以上，NH2-SBA-15-IL在低濃度下的高得多的共吸附能力表明，這種吸附劑非常適合于從環(huán)境空氣等**氣體流中進(jìn)行共吸附。

  作者提出離子液體處理去除模板的機(jī)理可能是在合成的SBA-15表面，模板P123與硅羥基基團(tuán)之間的氫鍵斷裂。在模板去除過程中，SBA-15表面的硅羥基得到了較好的保留，說明SBA-15-IL表面羥基密度較高。此外，由于模板P123和IL在離子液體處理過程中結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，P123和離子液體都可以回收再利用，使得離子液體處理方法在去除SBA-15的模板上具有商業(yè)可行性。

  總之，該研究說明離子液體萃取技術(shù)可以成功應(yīng)用**去除介孔SBA-15中的模板。離子液體處理通過破壞模板與SBA-15上表面的硅羥基之間的氫鍵來去除有機(jī)模板P123。相比之下,傳統(tǒng)的空氣煅燒、離子液體處理有助于保存SBA-15表面的硅羥基團(tuán)并預(yù)防結(jié)構(gòu)收縮，導(dǎo)致胺接枝量較大，從而導(dǎo)致更高的CO2和H2S吸附容量和選擇性。

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介孔二氧化硅SBA-15負(fù)載納米氧化銅    

聚多巴胺修飾介孔二氧化硅SBA-15    

聚對苯二甲酸丙二醇酯/介孔二氧化硅SBA-15復(fù)合材料    

殼聚糖交聯(lián)SBA-15型介孔二氧化硅(SBA-15)固定化β-葡萄糖苷酶(β-G1c)    

Pd-Re/SBA-15催化丙三醇?xì)浣庵票�二�?   

表面胺基官能化SBA15介孔二氧化硅    

有序介孔氧化硅SBA-15/納米AgI復(fù)合材料    

有序介孔氧化硅SBA-15粉體    

氨基功能化介孔氧化硅SBA-15    

SBA-15型介孔二氧化硅微球    

介孔二氧化硅SBA-15基導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料    

氨基與羧基功能化修飾介孔SiO2(SBA-15)    

偕胺肟基功能化介孔二氧化硅    

聚己內(nèi)酯/介孔二氧化硅SBA-15雜化材料    

介孔SBA-15/SiO2氣凝膠硅--硅復(fù)合材料    

乙烯醋酸乙烯酯橡膠/介孔二氧化硅SBA-15復(fù)合材料    

聚甲基丙烯酸/介孔二氧化硅SBA-15復(fù)合物    

介孔二氧化硅SBA-15/不飽和聚酯原位復(fù)合材料    

橡膠/介孔二氧化硅SBA-15復(fù)合材料    

介孔二氧化硅SBA-15/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料    

酰胺功能化介孔二氧化硅SBA-15    

新型高鐵含量磁性鐵-金屬-二氧化硅（Fe-SBA-15）    

磁鐵礦-二氧化硅（Fe3O4-SBA-15）納米復(fù)合材料    

單寧酸修飾磁性Fe3O4/SBA-15納米粒子    

新型磁鐵礦-二氧化硅納米復(fù)合材料（Fe3O4-SBA-15）    

磁性Fe3O4-SBA-15介孔二氧化硅吸附劑    

摻雜磁性顆粒的介孔二氧化硅復(fù)合材料(Fe3O4-SBA-15)    

CuO-SBA-15分子篩催化氧化苯甲醇制苯甲醛    

CuO負(fù)載到介孔分子篩SBA-15上    

CuO/SBA-15介孔材料催化劑    

CeO2改性CuO/SBA-15催化劑    

CdS-SBA-15納米材料    

含Au和Pt-Co納米CdS/SBA-15光催化分解水    

CdS/SBA-15納米粉體    

介孔碳CMC材料負(fù)載鉑催化劑    

手性修飾的介孔碳材料MPC-61負(fù)載鉑催化劑    

介孔碳-錫復(fù)合材料(MC-Sn)    

介孔碳CMC基固體酸催化劑    

有序介孔碳載鈀(MPC/Pd-1)    

Ag和介孔碳改性BiWO光催化劑    

NiO/介孔碳復(fù)合電極材料    

空心納米球形介孔碳/氧化硅復(fù)合材料    

有序介孔碳負(fù)載NiCo2O4電極    

有序介孔碳負(fù)載Fe、Co、Ni納米晶    

葉酸功能化介孔碳納米球    

有序介孔碳載金/L-賴氨酸/納米金    

Fe-Fe3O4磁性納米粒子/介孔碳復(fù)合體    

氮摻雜介孔碳(NMCs)    

聚苯胺/介孔碳納米線復(fù)合材料(PANI/MCFs)    

石墨化的有序介孔碳    

硫/介孔碳復(fù)合正極材料    

聚丙烯腈基介孔碳材料    

a-Fe（Te，Se）超導(dǎo)體    

MgO基體中α-Fe和Fe3O4納米粒子    

磁性退火Nd2Fe14B/a-Fe納米復(fù)合材料    

納米復(fù)相Nd2Fe14B/a-Fe型磁性材料    

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