多孔树脂负载离子液体作为固体吸附剂用于CO_2的捕获

通过亲核加成和离子交换,制备出一种新型含醚键侧链的氨基酸离子液体1-乙氧基乙氧基乙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([EOEOEmim][Gly]),使用IR和1H NMR确定产物结构。采用湿法浸渍-蒸发法将[EOEOEmim][Gly]负载于三种聚苯乙烯多孔树脂(D101、DM301、CAD-40)中,制成固体吸附剂。常温常压下,对三种固体吸附剂的CO_2捕获性能进行研究。研究结果表明,相比于[EOEOEmim][Gly],三种固体吸附剂的CO_2饱和捕获时间显著缩短,CO_2饱和捕获容量升高,5次吸附/解吸附循环吸附量不降低,说明含醚键侧链的氨基酸离子液体负载型固体吸附剂在CO_2捕获领域具有良好的应用前景。     

功能化聚合离子液体的合成及其在CO_2吸附中的应用

温室效应加剧使CO_2减排压力日益增加,CO_2捕集技术的研究备受关注。研究创新性合成了一种功能化聚合离子液体并将其用于CO_2吸附。首先采用微波法合成了离子液体单体1-乙烯基-3-甲氧基乙基氯化咪唑,将其聚合后进行阴离子交换,得到目标产物聚(1-乙烯基-3-甲氧基乙基咪唑甘氨酸盐)(P([VMOEim][Gly]))。利用核磁共振波谱与傅里叶变换红外光谱确定了产物结构,XRD结果表明该聚合离子液体为无定形结构,热重分析显示其起始分解温度在180~?C左右。进而将P([VMOEim][Gly])用于CO_2吸附,考察了温度、CO_2流量对吸附性能的影响,发现低温低流量有利于CO_2吸附,在25~?C、CO_2流量为10 mL·min~(-1)时,CO_2吸附容量为26 mg·g~(-1);重复使用5次CO_2吸附容量基本稳定,pseudo-second order模型能较好地描述该吸附过程。     

γ-Al_2O_3负载型多胺基离子液体对CO_2的吸附特性

以γ-Al_2O_3载体,采用浸渍-蒸发法制备负载型多胺基离子液体(X[BF_4]/γ-Al_2O_3,X=[EDTAH]、[DETAH]、[TETAH]、[TEPAH]),以CO_2摩尔吸附量和平均CO_2吸附速率为评价指标,优选出对CO_2吸附效果最优的[TETAH][BF_4]/γ-Al_2O_3负载型离子液体,其对CO_2的吸附容量和平均吸附速率分别达到0.886 mmol CO_2/(g·SILs)和5.907×10~(-2)mmol CO_2/[(g·SILs)·min],进一步考察在不同温度、气体流量和负载比条件下该负载型离子液体对CO_2的吸附特性。结果表明,多胺基离子液体和载体共同影响着负载型离子液体对CO_2的吸附性能;[TETAH][BF_4]/γ-Al_2O_3吸附CO_2的最佳条件为负载比0.5:1~1:1、气体流量100 mL/min、温度60℃。     

咪唑类离子液体微胶囊的CO_2吸附和扩散行为

采用高速剪切法,制备微胶囊型固载咪唑类离子液体,研究离子液体微胶囊的微观结构、CO_2吸附量、CO_2/N2选择性、稳定性以及CO_2的扩散行为。结果表明,制备的离子液体微胶囊结构完整,且微观结构的完整性和粒径是影响CO_2吸附量的主要因素。在0. 1 MPa和298 K下,气相硅胶含量24%、离子液体58. 46%、水含量8. 77%、乙二醇含量8. 77%的样品BCE24-11,其CO_2吸附量为3. 41%,达吸附平衡仅30 min,CO_2/N2选择性为17. 05,稳定性和循环使用性较好;与纯离子液体的扩散系数值(10-11m2/s)相比较,微胶囊型结构的固载离子液体具有更快的CO_2的扩散速率。     

咪唑类离子液体微胶囊的CO_2吸附和扩散行为

采用高速剪切法,制备微胶囊型固载咪唑类离子液体,研究离子液体微胶囊的微观结构、CO_2吸附量、CO_2/N2选择性、稳定性以及CO_2的扩散行为。结果表明,制备的离子液体微胶囊结构完整,且微观结构的完整性和粒径是影响CO_2吸附量的主要因素。在0. 1 MPa和298 K下,气相硅胶含量24%、离子液体58. 46%、水含量8. 77%、乙二醇含量8. 77%的样品BCE24-11,其CO_2吸附量为3. 41%,达吸附平衡仅30 min,CO_2/N2选择性为17. 05,稳定性和循环使用性较好;与纯离子液体的扩散系数值(10-11m2/s)相比较,微胶囊型结构的固载离子液体具有更快的CO_2的扩散速率。     

中空Zn/Co ZIF颗粒固载离子液体高效催化CO_2环加成反应

通过浸渍法法将离子液体(1-甲基-3乙基咪唑溴盐)固载于H-Zn/Co-ZIF中,记为H-Br/Zn/Co-ZIF。将该催化剂应用到催化CO_2与环氧氯丙烷的环加成反应当中,考察了反应温度、CO_2压力以及有无离子液体对反应转化率的影响。该催化剂解决了传统离子液体催化剂使用后难以回收利用的问题,该催化剂在反应后经甲醇洗涤离心即可回收使用,并且催化剂在使用4次后仍具有较高的催化活性。     

离子液体支撑膜CO_2/N_2分离性能的温变与压变规律研究

将1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体固载于亲水型聚偏氟乙烯基膜上制备出离子液体支撑膜。建立了膜分离实验装置,采用恒压变容测试法研究了其CO_2/N_2分离性能。结果表明:随着操作温度的升高二氧化碳渗透率呈对数增长关系,而CO_2/N_2理论分离因子呈指数降低关系;操作压力对离子液体支撑膜的分离性能影响不大。表明离子液体支撑膜在烟气二氧化碳分离领域具有潜在的应用价值。     

电解液组成对CO_2电化学还原效率的影响

为了考察电解液组成(溶剂和支持电解质)对CO_2电还原效率的影响,以金属银为工作电极,在三电极电解槽中进行了恒电位电解及循环伏安扫描实验。结果表明:相比于二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇,用乙腈作溶剂时产物CO法拉第效率最高;强酸作为阳极液支持电解质可以降低CO_2还原过电位并提高CO部分电流密度;离子液体作为阴极液支持电解质可以全面提高CO_2还原效率。研究不同离子液体的催化行为,发现离子液体中阳离子部分对CO部分电流密度的影响比阴离子的影响更明显,进一步证实了咪唑阳离子对还原CO_2起主要催化作用。     

1-丁基-3-甲基咪唑离子液体浸渍硅胶吸附CO2的研究

采用浸渍法将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([BMIM]BF4)和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸([BMIM]PF6)离子液体负载在A型硅胶上,并对负载样品进行了FTIR和CO2吸附表征.研究了不同阴离子种类、离子液体负载量、孔径分布等对CO2吸附性能的影响.结果表明:浸渍法制备的硅胶固载离子液体具有发达的微孔结构,且在0.4 ～ 0.8 nm有连续的分布;对于硅胶负载[BMIM]PF6,离子液体用量对CO2吸附能力的影响并不十分显著;硅胶负载[BMIM]PF6比[BMIM]BF4具有更好的CO2吸附性能,在273 K、0.1 MPa时,浸渍[BMIM]PF6样品的CO2吸附量达到3.68wt％.     

硅胶固载咪唑离子液体的制备及二氧化碳吸附性能

分别采用浸渍法和溶胶-凝胶法将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体固载在A型和B型硅胶上,并对硅胶固载离子液体样品进行了FTIR、SEM、元素分析和CO2吸附表征。研究了负载方法、离子液体负载量、孔径分布等对CO2吸附性能的影响。结果表明:采用溶胶-凝胶法固载的离子液体负载量远远大于浸渍法的;制备的吸附剂均具有发达的微孔结构,且在0.4～0.8 nm有连续的分布;浸渍法制备的硅胶固载离子液体的CO2吸附性能较优,在273 K、0.1 MPa时,A型硅胶浸渍离子液体和乙醇混合液样品的CO2吸附量达1.92%。     

烷基链长对咪唑类离子液体-甲醇体系局部组成的影响

在全浓度范围内测定了3种离子液体-甲醇体系,即1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-甲醇体系、1-丁基- 3-甲基咪唑四氟硼酸盐-甲醇体系和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-甲醇体系的核磁共振氢谱（1H NMR）,运用局部组成模型对离子液体和甲醇的化学位移进行关联,得到了表征溶液内部微观环境的局部摩尔分数,分析了烷基链长对咪唑类离子液体-甲醇体系局部组成的影响。结果表明在这3种离子液体-甲醇体系中,离子液体的局部组成与宏观组成差异性非常小,甲醇分子在侧链越长的咪唑类离子液体中越倾向于自身缔合。     

氨基功能型离子液体吸收CO_2的性能

氨基功能型离子液体在常温常压下对CO_2具有较强的吸收选择性能,在分离固定CO_2方面具有较好的应用前景。合成了4种氨基功能型离子液体,对产物进行了IR和~1H NMR表征,探究了这些功能型离子液体的CO_2吸收性能及再生性能。结果表明,4种氨基功能型离子液体均具有强于常规型离子液体的CO_2吸收性能,再生性能良好,可循环使用;离子液体的CO_2溶解度受黏度影响显著,随吸收温度的升高而降低,随吸收压力的升高,吸收剂浓度的增加而增大;强化传质能提高再生效率,多次的再生对离子液体的吸收性能没有明显影响。     

磺酸型离子液体的合成及其在酯化反应中的催化性能研究

以N-甲基咪唑、2-氯乙醇、对甲苯磺酰氯和苯为原料合成了氯化1-甲基-3-[α-甲基-(4-磺酸苄基)]咪唑盐、1-甲基-3-[α-甲基-(4-磺酸苄基)]咪唑硫酸氢根盐、1-甲基-3-[α-甲基-(4-磺酸苄基)]咪唑对甲苯磺酸盐三种离子液体,并用红外光谱和核磁共振对产物的结构做了表征.以乙腈为探针分子,采用红外光谱对合成的离子液体做了酸性类型的表征.考察了以上三种离子液体在壬二酸和甲醇的酯化反应中的催化性能,室温下n(壬二酸)∶n(甲醇)=1∶2时,反应4 h,壬二酸甲酯的产率可达到90.0%、选择性超过98.0%,且反应结束后产物易于分离.离子液体循环使用5次以上,催化活性没有明显降低.     

离子液体作为润滑剂研究获新进展

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室在离子液体研究方面近期又取得新进展。科研人员首次合成了系列长链离子液体，1，3-二烷基咪唑离子液体，如1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸离子液体、1～辛基-3-丁基咪唑六氟磷酸离子液体、1-辛基-3-己基咪唑六氟磷酸离子液体和1-辛基-3-十二烷基咪唑六氟磷酸等离子液体，并考察了该系列离子液体作为润滑剂在室温和150℃温度下用于钢-钢摩擦副的摩擦学性能，发现长的烷基链能有效提高钢～钢摩擦副的摩擦学性能，如更好的减摩和抗磨性、更高的承载力，尤其在高温和高负荷下摩擦抗氧化性更好。这得益于有序吸附膜和化学反应膜构成的摩擦保护膜。     

功能化离子液体的合成及对CO2的吸收

以1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐和甘氨酸为原料,采用两步法合成了一种新型功能性离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([APMim][Gly]),考察对CO_2的吸收性能。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)等进行表征,分析其结构及热稳定性。与N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液对比,研究了压力为1 MPa,不同质量分数的[APMim][Gly]在不同温度下对CO_2的吸收能力,并进行多次循环再生,探讨该离子液体[IL]的循环稳定性。结果表明:在30℃时,质量分数为20%的[APMim][Gly]溶液具有最佳的吸收能力,对CO_2的吸收量可达1.32 mol/mol,远高于MDEA溶液。该离子液体具有良好的再生能力,经过6次循环其吸收率仍高达92.4%。     

[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜吸收CO2性能研究

为了研究离子液体支撑膜吸收CO_2的性能,针对CO_2的传统捕获方法造成环境污染、腐蚀设备等缺点,文章选用新型绿色工质离子液体[Emim][Tf_2N]作为CO_2的吸收剂,并负载于PVDF、PES 2种支撑膜上,在压力为0.2 MPa、流量为50 mL/min,温度为298—318 K范围内变化的条件下进行吸收CO_2的实验,并利用渗透系数、溶解度和扩散系数来评定支撑膜的吸收性能,其中溶解度数据采用van′t Hoff方程进行关联,扩散系数数据和渗透系数数据采用Arrhenius方程进行关联。模拟和实验结果表明:CO_2在2种离子液体支撑膜中的渗透系数和扩散系数随着温度的升高而增大,而溶解度随着温度的升高而降低,且PVDF离子液体支撑膜对CO_2的吸收性能优于PES离子液体支撑膜。因此,PVDF支撑膜较PES支撑膜更加适合用于工业应用中。     

[NH_2-emim]Br/[Bmim]BF_4离子液体中二氧化碳的电化学还原

以2-溴乙胺氢溴酸和N-甲基咪唑盐为原料合成了氨基功能化离子液体1-(2-胺乙基)-3-甲基咪唑溴盐([NH_2-emim]Br),用~1H NMR和IR对所制备的离子液体进行了表征,测得25℃下[NH_2-emim]Br的黏度26.691 Pa·s、电导率0.1130 m S·cm~(-1),CO_2的溶解饱和度82%(摩尔分数),将不同含量的[NH_2-emim]Br与[Emim]BF_4、[Bmim]BF_4、[Bmim]PF6组成二元复合离子液体,并用于CO_2电化学还原研究,循环伏安研究表明,CO_2在[NH_2-emim]Br(0.5%)-[Bmim]BF_4复合离子液体中的还原峰电位较[Bmim]BF_4正移0.4 V,还原峰电流增大9倍,黏度降低为0.08227 Pa·s,电导率增大至1.317 mS·cm~(-1),是一种较好的CO_2电化学还原离子液体体系。     

离子液体在气体吸附中的应用研究

CO_2是造成全球气候变暖的主要原因,如何防止或降低CO_2的排放缓解温室效应已成为国际上的一个重要话题。离子液体具有低蒸汽压热稳定性好,以及液态温度范围宽结构可设计性等特点。自从2002年Bates报道了一种可用于CO_2吸收的新型离子液体以来,掀起了离子液体研究的热潮。本文介绍了离子液体的发现及研究历程,良好的物理特性,阐述了各类离子液体吸附CO_2的方式及优缺点。     

氨基酸功能化离子液体聚合物用于高效CO2吸附

针对大气中CO2排放量持续升高导致的环境问题,设计合成一种新型氨基酸功能化离子液体聚合物(PIL)用作CO2吸附剂.通过两步法合成氨基酸功能化离子液体1-对乙烯基苄基-3-甲基咪唑精氨酸盐([VBMI][Arg]),采用先聚合后功能化的方法合成氨基酸功能化离子液体聚合物聚[1-对乙烯基苄基-3-甲基咪唑精氨酸盐](P(...     

离子液体聚合物CO_2吸附性能研究

为提高离子液体吸附CO_2的性能,通过自由基聚合制备了季铵盐类离子液体聚合物,采用两步种子溶胀法使该聚合物形成多孔结构,并通过扫描电子显微镜和差热-热重分析法对其形貌和热稳定性进行表征。研究了4种溶胀剂制备的多孔聚合物吸附CO_2的性能,试验结果表明:制备的多孔聚合物具有发达的微孔结构,孔径在0.4~0.8 nm内连续分布,且较集中于0.5~0.6 nm,达到38%以上;溶胀剂的种类对孔径分布及累计孔容有显著的影响,可归因于溶胀剂与聚合物的溶解度差异,采用混合溶胀剂得到的孔径分布更加均匀,而采用环乙烷溶胀剂得到的累计孔容明显减少;多孔聚合物的CO_2吸附量主要受累计孔容的影响,累计孔容相当的聚合物吸附CO_2的量也近似,在273 K、0.101 MPa条件下,约为1.1%。