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全球范围内的温室效应带来的气候异变是人类迄今为止遇到的最严重的环境问题。对造成温室效应的温室气体进行排放控制是有效地消弱温室效应的途径之一,对其主要成分CO2的控制排放和后期捕集则是21世纪的科研热点之一。已有的C02捕集吸收方法如化学吸收法、物理吸附法和膜分离法等都各有利弊,而近年来新兴的采用改性介孔分子筛作为吸附剂的捕集方法则日渐引起人们的关注。
本文首先采用MCM-41分子筛作为基础材料,通过在合成过程中添加不同比例的1,3,5-三甲苯作为扩孔剂得到了孔径范围在4.64nm-7.50nm的MCM-41分子筛;在此基础上采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其进行胺基功能化改性。采用X射线衍射、N2吸附-脱附和元素分析仪对胺基化前后的系列材料进行了结构表征,表征结果显示:随着扩孔剂比例增大,MCM-41的孔径增大,比表面积减小,同时有序度和结晶度下降;APTES的加入使得材料所含胺基大大增加,材料的有序度进一步降低。
将胺基功能化的MCM-41系列材料作为CO2吸附剂,采用热重分析仪,以10%CO2/N2混合气体作为模拟烟气对吸附剂的吸附性能进行评价。实验结果表明:在一定范围内,吸附温度较低、气体流量较大时,吸附剂对CO2的吸附性能较好;MCM-41扩孔后吸附量明显增加,扩孔剂和模板剂比例r≤3时,吸附量随着扩孔剂量增加而增大,3＜r≤6时,吸附量随着扩孔剂量增加而降低;MCM-41的胺基功能化对吸附性能作用显著,各胺基功能化材料的吸附量增幅比之前都增加2倍以上。