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摘 要

近年来，由于化石燃料的大量燃烧，CO₂的过量排放导致的气候变暖问题得到了全球越来越多的关注。人们都意识到温室气体CO₂减排的重要性，CO₂的捕获与封存技术(Carbon Capture and Storage, CCS)逐渐受到重视。现在，从各种工业气体中捕获分离CO₂最有效的方法之一是物理吸附法。而对于物理吸附，其关键在于发展具有优异吸附性能的吸附材料。其中微孔有机聚合物就是很好的选择。

微孔聚合物材料的优点在于其具有很高的比表面积、质轻、化学合成路径多样以及很容易进行官能团修饰等，是一种有很大发展潜力的吸附材料，而卟啉基含有大量氮原子，能加强对CO₂的吸附，制备具有微孔结构的卟啉基聚合物材料，并探讨其CO₂吸附性能就是本论文的工作。

论文首先合成了单体四（4-氨基苯基）卟啉（TAPP），并对其进行了红外光谱和核磁共振分析。然后使其与均苯四甲酸二酐反应得到微孔聚酰亚胺，并测定所制备微孔聚合物的比表面积和气体吸附等温线，得到微孔聚合物材料并证明其是具有一定的吸附性能。

关键词： CCS 二氧化碳 吸附 微孔聚合物

ABSTRACT

In recent years, due to large amounts of fossil fuel combustion, climate warming caused by excessive emissions of CO₂ are more and more attention over the world, people are aware of the importance of the greenhouse gas CO₂ emissions, CO₂ Capture and Storage technology (Carbon Capture and Storage, CCS) gradually be taken seriously. Now, from all kinds of industrial gas capture CO₂ physical adsorption method is one of the most effective ways. For the physical adsorption, the key lies in the development of excellent adsorption performance of adsorption material. One of microporous organic polymer is a good choice

Microporous polymer materials is that it has the advantages of high specific surface area, qualitative light, chemical synthesis path diversity and is easier for functional group modification and so on, is a kind of adsorption material with great potential for development, and porphyrin base contains N atoms, can strengthen the adsorption of CO₂, preparation porphyrin polymer material with microporous structure r materials, and discuss the CO₂ adsorption performance is the work of this paper.

Paper first synthesized monomer meso(4-amino phenyl) porphyrin (TAPP), and the infrared spectrum and nuclear magnetic resonance (NMR) analysis. Then make it with pyromellitic dianhydride get microporous polyimide reaction and the determination of the preparation of microcellular polymer adsorption isotherm, specific surface area and gas microporous polymer materials and proved its adsorption performance.

KEYWORDS: CCS Carbon dioxide Adsorption Microporous polymer

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 温室效应 1

1.2 微孔材料概述 2

1.3 微孔有机材料概述 3

1.3.1 共价有机网络 4

1.3.2 自聚微孔聚合物 5

1.3.3 超交联聚合物 6

1.3.4 共轭微孔聚合物 7

1.4 本研究内容及意义 8

第二章 实验论述 10

2.1 实验试剂与仪器 10

2.2 实验装置 11

2.3 四(4-硝基苯基)卟啉(TNPP)的合成 12

2.4 四(4-氨基苯基)卟啉(TAPP)的合成 13

2.5 聚亚酰胺的合成 14

第三章 数据分析 15

3.1 TAPP合成分析 15

3.2 聚酰亚胺合成分析 16

第四章 结论与展望 18

参考文献 20

第一章 绪论

1.1温室气体与温室效应

温室效应现在已成为国际热点问题，而能导致温室效应的温室气体CO₂被认为是造成全球气候变暖的最重要原因。生态研究表明，温室效应不仅会对全球自然生态系统造成重大的危害，还会威胁到人类的生存和发展，例如海平面上升、气候反常、极端气象灾害增加、土地干旱沙漠化等等；根据有关报道，全球年平均气温上升0.6 ℃，其中中国的气温上升幅度要高于全球，达0.8 ℃；全球气温变化对我国的农牧业生产、水资源的供应、森林和草地生态系统等都将产生极为严重、不可逆转的影响，比如在全球变暖背景下，分布在青藏高原和西北地区的冰川正在发生大规模的消退。

许多的CO₂排放源中，化石燃料的燃烧是要的CO₂排放源，然而化石燃料在21世纪的很长一段时间内必然还会是最主要能源媒介，因此这也必然会增加温室气体CO₂的排放，终将导致温室效应加剧恶化，进而影响全球气候、导致环境恶化。所以，温室气体CO₂的减排已经成了我们必须直视的课题。而在没有新的高效的清洁能源能替代化石燃料之前，就去减少生活生产中化石燃料的使用明显是不切实际的，那这就必须要求减少化石燃料燃烧过程中CO₂的排放量。所以，CO₂的捕获与封存(Carbon Capture and Storage, CCS)这一新技术成了我们进行温室气体减排过程中很好的选择^[1]。有机微孔材料就是我们必然的材料选择。

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