超临界co 2制备负载化离子液体及其吸附性能研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文
摘 要
CO2 捕集近年来成为研究热点，离子液体具有不挥发和结构可设计等特性可用作捕
集 CO2。将离子液体负载于多孔材料中，可增加离子液体和 CO2 的接触面积，减少离子
液体用量和反应器体积。本文以制备可控负载量，高 CO2 吸附性能的负载型离子液体为
目的，采用超临界流体沉积法与超临界流体吸附法将[Bmim][BF4]，[Bmim][Ac]进行负
载。主要内容如下：
首先，采用超临界流体沉积法制备负载化离子液体[Bmim][BF4]***@SBA-15。以超临
界 CO2 为溶剂，乙醇为共溶剂，SBA-15 为载体，考察共溶剂量 ~ mL，沉积时间
0~60 h，离子液体量 50~500 mg，温度 40~60 oC，以及泄压速度 ~ MPa·h-1 对负
载量变化的影响。得到最佳制备条件为：24 h， mL 乙醇，16 MPa， MPa·h-1，
50 oC，离子液体与载体质量比例 1:1，得到的负载量为 %。通过热重分析可知，负
载化离子液体保持了热稳定性，物理吸附与透射电镜结果表明负载化离子液体仍保持介
孔结构。
其次，采用超临界流体吸附法制备[Bmim][BF4]***@SBA-15 与[Bmim][Ac]***@SBA-15。
以超临界 CO2 为溶剂，乙醇作为夹带剂，考察范围为载体填装方式，离子液体浓度 10~20
mg·mL-1，液相流量 ~ mL·min-1，气相流量 ~ L·min-1，时间 0~8 h，压力 9~18
MPa，温度 40~70 oC。结果表明，选取合适的实验条件可将离子液体成功负载，考察各
因素对负载量变化的影响得到最佳制备条件为：对[Bmim][BF4]***@SBA-15，离子液体/乙
-1 -1 -1 o
醇浓度 20 mg·mL ，液相流量 mL·min ，CO2 流量 L·min ，2 h，60 C，15 MPa，
负载量可达 %；对[Bmim][Ac]***@SBA-15，离子液体/乙醇浓度 40 mg·mL-1，液相流
-1 -1 o
量 mL·min ，CO2 流量 L·min ，2 h，60 C，15 MPa，负载量可达 %。通过
物理吸附结果可知，与超临界流体沉积法相比，超临界流体吸附法制备的材料具有更大
的比表面积与孔容。
再次，对空白样与负载化离子液体进行 CO2 吸附测试，结果表明，与空白样相比，
负载化离子液体具有更好的 CO2 吸附能力，且 CO2 吸附量随负载量的增加而增加。在负
载量相近时，采用[Bmim][Ac]制备的样品较采用[Bmim][BF4]制备的样品对空白样的吸
附能力提高更多；对于同种离子液体，超临界流体吸附法制备样品的吸附性能更好。CO2
吸附量最大可达 mg·g-1。
最后，计算 CO2 与乙醇混合物的真实临界参数可得本文超临界流体沉积法实验均在
超临界状态下进行。对超临界流体沉积法实验数据进行吸附等温线的拟合。当共溶剂量
较少时，负载量随着反应器内 IL 浓度的变化大致呈线性关系，且共溶剂量越少时线性
- I -
超临界 CO2 制备负载化离子液体及其吸附性能研究
程度越强。对超临界流体沉积法实验数据进行 Langmuir 和 Dubinin-Astakhov 拟合，可
得在[Bmim][