论文总字数：24172字

摘 要

近年来，CO₂大量排放带来的温室效应越来越严重，CO₂的工业化应用越来越成熟，CO₂的减排及综合利用成为21世纪全世界最重要的环境和能源问题之一。碱性固载离子液体（IL）在CO₂吸附分离方面体现出了优秀的性能。本文合成了一种新型的碱性离子液体，利用金属有机骨架（MOFs）作为载体来该固载离子液体，并研究了该材料对CO₂的吸附性能。

本文首先利用两步法合成出以磺胺二甲嘧啶为阴离子的氨基功能化碱性离子液体。再通过水热法合成出金属有机骨架载体Cu-BTC。之后通过浸渍法，分别将质量分数为10%、15%和20%的碱性离子液体固载在Cu-BTC的孔道之中。通过XRD、FT-IR、SEM、N₂吸附脱附等对所合成的固载离子液体(Cu-BTC-IL)进行表征。结果表明离子液体成功的浸渍在了Cu-BTC的孔道之中，且没有改变Cu-BTC的晶型和形貌。本文同时考察了不同质量分数的固载离子液体对CO₂的吸收。结果表明，在质量分数为10wt%的时候，CO₂的吸附量可以达到109.5cm3/g，高于理论值的105.48cm3/g，说明固载碱性离子液体能够增强离子液体的CO₂吸附性能。在重复使用性的考察中，经过五次的重复使用，固载碱性离子液体对CO₂的吸收量只下降了9%，显示出了良好的重复使用性。

关键词：离子液体 金属有机骨架 CO₂吸附 浸渍

Synthesis of Immobilization of basic ionic liquid

 for CO₂ capture

ABSTRACT

In recent years, the greenhouse effect caused by large amounts of CO₂ emissions has become more and more serious. Industrialization application of the CO₂ is more and more mature, and the emission reduction and comprehensive utilization of the CO₂ has become one of the most important environmental and energy issues in the world in 21st century. Alkaline supported ionic liquid (IL) showed a good performance in CO₂ adsorption. Article synthesized a new alkaline ionic liquids, and used metal-organic framework (MOFs) as a carrier to immobilize ionic liquids, and researched the adsorption properties for CO₂ of the material.

First we synthesized Cu-BTC by hydrothermal method, and used sulfamethazine sodium synthesized quaternary ammonium ionic liquid with sulfamethazine anionic. After through dipping method, the ionic liquid was impregnated into the Cu-BTC as the mass fraction of 10%, 15%, 20% respectively. Characterization of synthetic adsorbent by the XRD, FT-IR, SEM, N₂ adsorption – desorption, which showed that ionic liquids successfully immersed into the MOF. This article examined adsorption for CO₂ of ionic liquids with different concentrations. The results showed that at 10wt%, the amount of adsorption for CO₂ can reach 109.5 m³/g, higher than 105.48 m³/g as theoretical value, indicating the immobilized basic ionic liquid has a strong adsorption performance for CO₂.Repeated use of the inspection, after repeated use five times, immobilized alkaline ionic liquid CO2 uptake fell by only 9%, showing a good reusability.

Key Words: ionic liquid; metal organic framework; CO₂ adsorption; impregnation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 CO₂排放与气候变暖 1

1.1.2 CO₂的工业捕集方法 1

1.2 离子液体吸附CO₂的研究进展 2

1.2.1 离子液体的简介 2

1.2.2 常见用于吸附CO₂的离子液体的介绍 3

1.2.3 固载离子液体 5

1.3 金属有机骨架材料 7

1.3.1 金属有机骨架材料的概述 7

1.3.2 MOFs材料的制备方法 7

1.3.3 MOFs材料的应用 8

1.4 本文研究意义与内容 11

第二章 实验部分 12

2.1 主要试剂及仪器 12

2.1.1 化学试剂 12

2.1.2 实验仪器 12

2.2 碱性离子液体的合成 12

2.3 载体材料Cu-BTC的合成 13

2.4 固载碱性离子液体的制备 14

2.5 结构表征方法 14

2.5.1 红外光谱分析(FT-IR) 14

2.5.2 X射线衍射仪(XRD) 14

2.5.3 N₂吸附脱附测试(BET) 14

2.5.4 扫描电子显微镜测试(SEM) 14

第三章 固载碱性离子液体的表征及其CO₂吸附性能研究 15

3.1 红外光谱分析(FT-IR) 15

3.2 X射线衍射仪(XRD) 16

3.3 N₂吸附脱附测试测试(BET) 16

3.4 扫描电子显微镜测试(SEM) 18

3.5 金属有机骨架固载碱性离子液体对CO₂吸附量的测定 19

3.5.1 金属有机骨架固载碱性离子液体对CO₂吸附量的测定方法 19

3.5.2 金属有机骨架固载碱性离子液体对CO₂吸附 19

3.6 金属有机骨架固载离子液体吸附脱附循环 21

第四章 结论 22

参考文献 23

致 谢 26

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 CO₂排放与气候变暖

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