离子液体多孔材料的制备及性能研究

本实验采用一步合成法以及等质量浸渍法分别制备离子液体乙酰胺-硫氰酸钠,乙酰胺-硫氰酸铵和乙酰胺-硫氰酸钾以及对应的负载材料,并通过压片法、热重差分析分别研究制备的液体材料的性能,通过研究表明,该方法成功的制备了负载离子液体材料,且材料的热稳定性能有所提高.这为以后该领域的研究奠定了基础.     

多孔液体的设计合成与应用研究进展

多孔液体是结合了固-液两相优势的具有稳定永久空腔结构及流动性的新型材料,具有优异的物理化学特性和广阔的应用前景。本文回顾了多孔液体的研究和发展历程,重点总结了各种不同类型多孔液体的设计合成、物性表征和机理模拟计算方面的研究进展,详细分析了多孔液体的形成和作用机理,介绍了多孔液体在气体分离、手性诱导、萃取分离及催化等方面的应用及进展。最后,对多孔液体的未来发展方向进行了展望。     

超大多孔水凝胶的制备及吸附性能研究

以Na2CO3为发泡剂,聚(氧化乙烯/氧化丙烯)(PF127)为泡沫稳定剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵(APS)及N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)为氧化还原引发剂,利用发泡技术合成了羧甲基纤维素钠(CMC)接枝丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)超大多孔水凝胶(SPH),并应用于处理阳离子红染料溶液.研究表明,该水凝胶具有超大多孔结构且具有良好的热稳定性;在m(AA)∶m(AMPs)=8∶2,w(MBA)=0.02%,w(Na2CO3)=65%,w(PF127)=0.2%时制得的凝胶吸蒸馏水倍率及吸0.9%盐水倍率分别达1 281、143 g/g,10 min时已基本达到溶胀平衡;该SPH对阳离子红染料溶液具有良好的脱色效果,脱色率达98%.     

静电辅助多孔液体的制备及特性研究

以硬模法制备的纳米中空SiO₂颗粒为腔洞结构，利用聚合咪唑阳离子与SiO₂的静电作用使SiO₂颗粒表面带正电荷，在外表面冠以磺化聚乙二醇赋予中空SiO₂颗粒流动性，制备得到静电辅助的中空二氧化硅多孔液体。性能表征表明多孔液体具有大小约为10 nm的孔径均一的球形腔洞，多孔液体的中空SiO₂含量约为13%(质量)，室温条件下多孔液体的黏度为2.25 Pa·s，表现出良好的流动性。模拟结果得到聚合咪唑阳离子与中空SiO₂的吸附能为279.55 kJ/mol，证实聚合咪唑阳离子可以紧密黏附在中空SiO₂表面。采用的静电辅助表面修饰的方法为设计与制备多孔液体提供了一条新思路。     

种子溶胀法制备多孔离子液体聚合物

采用种子溶胀法合成了两种多孔离子液体聚合物--1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与丙烯腈单体配比为70:3哄聚物和聚苄乙基三甲基铵四氟硼酸盐,并对离子液体聚合物样品进行了FTIB、SEM和CO2吸附表征.研究了溶胀剂种类和用量对聚合物产率的影响.测定了CO2在多孔聚合物吸附剂上的吸附平衡数据.结果表明:对于多孔咪唑类聚...     

生石油焦制备的多孔炭材料吸附性能及电热性能研究

以挥发分含量较高的未煅烧生石油焦为原料,以KCl为主要活化剂,采用模压成型,化学活化的方法制备出块状多孔炭材料。考察了活化剂用量与成型压力对多孔炭材料吸附性能和电热性能的影响及多孔炭材料电热性能在解吸附中的应用。当活化剂与生石油焦用量比为5,成型压力为20MPa时制得的块状多孔炭材料的吸附性能和电热性能最理想,通电加热1min后该多孔炭材料解析吸附物的效果显著。     

MOFs基多孔液体的制备及其应用

多孔液体(Porous Liquids, PLs)是一种结合了多孔固体材料永久孔隙率和液体流动性的新型液体材料,在气体吸附和分离、催化等应用领域中展示出巨大的潜力。金属框架材料(MOFs)因其具有高的比表面积、热和化学稳定性、独特的结构以及制备简单的特点,使其有望成为构筑PLs多孔宿主的最佳候选材料之一。近些年来,基于MOFs(ZIF-8、ZIF-67、UiO-66等)基多孔液体相关研究被陆续报道。首先,介绍了多孔液体的分类;其次,总结了近些年来MOFs基多孔液体的制备以及应用;最后,对MOFs基多孔液体的制备存在的挑战与未来在气体吸附、催化等领域进行了展望与总结。     

多孔液体：合成与应用

多孔液体是一类具有永久孔隙的新兴液体材料,它将多孔材料优异的性能和液体的流动性结合在一起。具有永久空腔的造孔器（pore generator）,可以完全由无机砌块单元、有机配体和无机节点的组合单元或有机砌块单元构成。本文根据造孔器的结构综述了使用无机纳米材料、金属有机框架和多孔笼合成多孔液体的最新研究进展。文章指出作为新的研究领域,多孔液体化学正处于起步阶段,虽然面临着诸多挑战,但应用潜力巨大。目前在气体吸附、异构体识别、多孔液体膜的合成等方面都有研究,有望在气体捕捉和分离、催化、膜材料制备等领域得到应用。     

聚苯胺基多孔炭制备及 CO 捕集性能研究

以聚苯胺为原料,采用NaOH活化法,在原料与活化剂质量比为1砄4的情况下,研究了不同的活化时间（0.5 h、1 h、2 h）对多孔炭孔隙结构和CO2吸附性能的影响。通过N2吸附脱附、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）,对样品的孔隙结构和形貌进行了表征。采用变压吸附法在常温常压下测试了样品对CO2的吸附性能。结果表明：当活化时间为1 h时,比表面积达到最大值2024 m2／g,微孔孔容达到最大值0.926 cm3／g。然而,当活化时间为0.5 h时, CO2吸附量达到了最大值159 mg／g,表明了CO2吸附量与窄微孔孔径分布有直接关系。     

多孔炭材料的制备及在废水处理中的应用研究进展

以微孔炭、介孔炭及大孔炭为代表的多孔炭材料,因其三维多孔结构和良好的热稳定性而具有优异的吸附性能,其主要制备方法有活化法、软硬模板法等。在介绍了三种多孔炭材料制备方法与特点的基础上,综述了多孔炭材料作为吸附剂在重金属离子废水、染料废水和其他废水处理中的应用研究进展。     

离子液体自模板合成多孔碳氮材料及其对二氧化碳的吸附

以多种氰基离子液体为前驱体,采用高温碳化法直接制备多孔碳氮材料,系统考察了离子液体前驱体阳离子结构、阴离子种类及合成条件等因素对碳化材料比表面积、氮元素含量及氮种类的影响,并研究其对CO2的吸附性能。结果表明,阴离子在聚合过程中起模板剂的作用。合成材料主要呈介孔结构,比表面积最高达732.6 m2/g,氮含量最高为9.9wt%,在温度25℃、压力1.8 MPa条件下,CO2的吸附量最高达20.9wt%。多孔碳氮材料经180℃真空加热后可完全脱附再生,再生稳定性良好。     

负载型离子液体吸附分离CO2的研究现状及展望

人口增长与全球工业化的加速发展促使化石能源需求量逐年递增,由此导致大气中二氧化碳（CO₂）含量快速上升并引发了全球系列气候问题,“碳达峰·碳中和”背景下的CO₂减排刻不容缓。传统工业捕集CO₂方法由于能耗高、选择性较差、溶剂损耗大等问题限制了其大规模推广应用,离子液体因其极低挥发性、强的气体亲和性、可调的结构性质等特点在CO₂捕集分离领域逐渐显示出独特优势,但离子液体特别是功能化后通常黏度较高或室温呈固态,导致气液传质效果差或无法直接应用于吸收分离过程。负载型离子液体兼具离子液体和多孔材料的共同优势,不仅能提升选择性分离效果,有效避免离子液体直接吸收造成的高黏度,还可拓展离子液体应用范围,具有广阔的发展前景。重点总结了近些年物理和化学负载型离子液体在CO₂吸附分离方面的研究现状和进展,并对负载型离子液体捕集分离CO₂研究的发展趋势进行了展望。     

负载型离子液体吸附分离CO2的研究现状及展望

人口增长与全球工业化的加速发展促使化石能源需求量逐年递增,由此导致大气中二氧化碳（CO₂）含量快速上升并引发了全球系列气候问题,“碳达峰·碳中和”背景下的CO₂减排刻不容缓。传统工业捕集CO₂方法由于能耗高、选择性较差、溶剂损耗大等问题限制了其大规模推广应用,离子液体因其极低挥发性、强的气体亲和性、可调的结构性质等特点在CO₂捕集分离领域逐渐显示出独特优势,但离子液体特别是功能化后通常黏度较高或室温呈固态,导致气液传质效果差或无法直接应用于吸收分离过程。负载型离子液体兼具离子液体和多孔材料的共同优势,不仅能提升选择性分离效果,有效避免离子液体直接吸收造成的高黏度,还可拓展离子液体应用范围,具有广阔的发展前景。重点总结了近些年物理和化学负载型离子液体在CO₂吸附分离方面的研究现状和进展,并对负载型离子液体捕集分离CO₂研究的发展趋势进行了展望。     

碱式碳酸镁催化酚醛聚合制备多孔炭及其CO2吸附性能

利用碱式碳酸镁的催化功能及易分解特性,实现间苯二酚、甲醛的快速凝胶,炭化得到孔隙发达的整体式多孔炭(MCM-Mg),其轴向抗压强度达9.4 MPa。与普通碳酸盐催化的样品相比,MCM-Mg孔隙更为发达。273 K下该系列样品的静态CO₂吸附量可达3.49~4.50 mmol·g^-1 (0.1 MPa),0.015 MPa最高可达1.87 mmol·g^-1。研究发现,微孔对材料吸附性能起主导作用;MCM-Mg的单位微孔比表面积可吸附7.15 μmol CO₂,超过了大部分活化法制备的炭材料。多组分动态穿透实验表明,该系列材料可实现CO₂/N₂的完全分离;材料具有良好的耐水汽性能和循环吸附-脱附性能,室温下经惰性气体吹扫即可实现再生。     

Synthesis and CO2 adsorption behavior of amine‐functionalized porous polystyrene adsorbent

A solid amine adsorbent was prepared by modifying a porous polystyrene resin (XAD‐4) with chloroacetyl chloride through a Friedel–Crafts acylation reaction, followed by aminating with tetraethylenepentamine (TEPA). The adsorption behavior of CO₂ from a simulated flue gas on the solid amine adsorbent was evaluated. Factors that could determine the CO₂ adsorption performance of the adsorbents such as amine species, adsorption temperature, and moisture were investigated. The experimental results showed that the solid amine adsorbent modified with TEPA (XAD‐4‐TEPA), which had a longer chain, showed an amine efficiency superior to the other two amine species with shorter chains. The CO₂ adsorption capacity decreased obviously as the temperature increased because the reaction between CO₂ and amine groups was an exothermic reaction, and its adsorption amount reached 1.7 mmol/g at 10 °C in dry conditions. The existence of water could significantly increase the CO₂ adsorption amount of the adsorbent by promoting the chemical adsorption of CO₂ on XAD‐4‐TEPA. The adsorbent kept almost the same adsorption amount after 10 cycles of adsorption–desorption. All of these results indicated that amine‐functionalized XAD‐4 resin was a promising CO₂ adsorbent. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45046.     

多孔液体在CO2捕集与利用领域的研究进展

为助力中国早日实现“双碳目标”,深入落实化工领域绿色低碳可持续发展的重要举措,吸附-吸收耦合有望成为气体分离的绿色变革性分离技术,其关键是高性能吸附（收）材料的开发。多孔液体（PLs）作为一类具有永久孔隙的液体材料,兼具了液体吸收剂的易于管道输送、传质传热效果好等优点和固体吸附剂的高比表面积、高孔隙率等优点,有望成为新一代CO2捕集的绿色变革性介质。该文首先简单介绍了多孔液体发展脉络;然后,重点聚焦于多孔液体在CO2的吸附/吸收、膜分离、催化转化等领域的应用展开探讨,并对多孔液体性能和优缺点进行分析归纳。最后,对多孔液体目前面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。     

Promoted adsorption of CO2 on amine‐impregnated adsorbents by functionalized ionic liquids

Amine‐impregnated adsorbents are promising alternatives to aqueous amines for CO₂ capture. However, the diffusion‐controlled CO₂ adsorption process is a significant issue associated with them, resulting in the insufficient utilization of amine groups. Herein, we propose the use of functionalized ionic liquids 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium acetate ([emim][Ac]) with chemical reactivity to CO₂ and low viscosity as the additive to amine‐impregnated adsorbents. The key is that [emim][Ac] does not show drastic increase in viscosity after reacting with CO₂. Taking the polyethyleneimine (PEI)‐impregnated SBA‐15 as a model system, it is found that the CO₂ capacities of PEI/SBA‐15 composites are improved by 86%, and the active site efficiencies are improved by 270%, after the addition of [emim][Ac]. The addition of [emim][Ac] to PEI/SBA‐15 composites also helps improve the CO₂ adsorption rate and recycling stability of composites. Therefore, [emim][Ac] offers the opportunity to fabricate amine‐impregnated adsorbents with simultaneously improved CO₂ capacities, adsorption kinetics, and recycling stability. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 3671–3680, 2018     

乙二胺不同掺杂模式下多孔有机聚合物对CO2的吸附

利用嫁接法和浸渍法分别在以1,3,5-三苯基苯为单体的有机多孔聚合物（nTPB）上成功掺杂乙二胺,分别研究了乙二胺的不同掺杂模式对多孔聚合物的结构性质以及CO₂吸附性能的影响。结果表明,嫁接法和浸渍法皆可在nTPB上均匀掺杂乙二胺,且nTPB的比表面积和孔容均有所下降。在乙二胺掺杂量相同的前提下,由于浸渍法完全利用nTPB的孔道吸收乙二胺,nTPB的孔道堵塞更明显。两种掺杂乙二胺的模式均可显著提升nTPB对CO₂的吸附选择性,但只有嫁接法对nTPB的CO₂吸附量有明显促进（从4.4 mmol/g升高为5.2 mmol/g;0℃,10⁵ Pa）;浸渍法由于过度堵塞nTPB孔道,且乙二胺的吸附位点被包埋,导致CO₂的吸附量反而下降（仅有3.4 mmol/g;0℃,10⁵ Pa）。此外,嫁接法掺杂乙二胺的nTPB表现出与nTPB基质相同的良好重复利用性。     

生物质源多孔碳制备及其对废水中药物吸附研究进展

城市现代化与工业化的快速发展给环境造成的污染日趋严重,尤其以水体污染最为明显。近年来,工业废水中药物的含量逐年上升,污染程度已经不容忽视。因此,开发新型多孔材料用于废水中药物分子的吸附分离,已经成为了当前的研究热点。综述了近年来生物质源多孔碳(生物炭)在废水中污染物吸附分离方面的研究,首先简单介绍了废水中污染物的治理方法,在此基础上重点探讨了生物炭的制备与修饰,并结合碳材料表面化学性质与孔道结构,总结并展望了生物炭对药物的吸附性能。     

Research progress on preparation of biomass-derived porous carbon and its adsorption of pharmaceuticals in wastewater

The rapid development of urban modernization and industrialization has caused increasingly serious pollution to the environment, especially water contamination. In recent years, the content of pharmaceuticals in industrial wastewater has increased year by year, and the pollution should not be ignored any more. Therefore, the development of new porous materials for the adsorption and separation of pharmaceutical molecules in wastewater has become a current research hotspot. This article summarizes the recent research on the adsorption and separation of pollutants in wastewater by biomass-derived porous carbons (biochars). First, it briefly introduces the treatment methods of pollutants in wastewater, and mainly focuses on the preparation and modification of biochars. Combined with the surface chemical properties and pore structure of the carbon materials, this paper summarizes and prospects the adsorption properties of biochar to pharmaceuticals.