一种TEPA功能化扩孔KIT‑6制备方法与流程

本发明属于材料
技术领域：
，具体涉及一种tepa功能化扩孔kit-6制备方法。
背景技术：
：近年来，随着我国经济的快速发展，人类大量使用化石燃料等活动，大量的废气排放到大气中，对环境造成了严重的危害。其中二氧化碳最为常见，是引起温室效应的主要气体，其主要来自于化石燃料(煤、石油、天然气等)的燃烧。因此，如何降低烟气中co2的排放量是一项重要的环保工作。目前，广泛应用的co2分离技术有膜分离法、吸附法、溶剂吸收法、低温蒸馏法及微生物固定法等，然而在实际运用过程中均存在一些不足。吸附法是利用固态吸附剂对原料混合气中的co2进行选择性可逆吸附来分离回收co2。因此吸附法去除烟气中co2倍受关注。自介孔材料问世以来，就一直受到大量研究者的重点关注。介孔二氧化硅具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点而被认为是一种潜在的吸附剂。介孔分子筛kit-6具有内部笼状三维立体互通孔道结构，能使化学或物理吸附进行较快。但是纯介孔分子筛kit-6对co2的吸附效果并不理想，应用并不广泛。为了扩宽介孔材料在实际中的应用，大量研究者对其做了不同的改性，如通过扩孔增大材料的孔结构或加入有机官能团改变其化学性质，可以有效地提高材料的性能，在分离与吸附方面展现了良好的前景。但至今没有关于采用p123和正丁醇为结构导向剂，1,3,5-三甲苯为扩孔剂，四乙烯五胺(tepa)为改性剂，合成tepa功能化扩孔kit-6的报道，也没有关于该tepa功能化扩孔kit-6吸附烟气中co2的研究报道。本项专利采用p123和正丁醇为结构导向剂，1,3,5-三甲苯为扩孔剂，四乙烯五胺(tepa)为改性剂，合成tepa功能化扩孔kit-6，这种材料保持了原有介孔材料的优异性能，同时大大提高了材料吸附co2的性能，在烟气中co2的吸附方面具有广阔的应用前景。技术实现要素：本发明专利的目的在于提供一种tepa功能化扩孔kit-6制备方法，该方法采用如下技术方案：根据本发明的一个作为吸附剂用于吸附烟气中co2的应用方面，提供一种tepa功能化扩孔kit-6制备方法，包括以下步骤：步骤1.称取4gp123溶于144ml去离子水中，再加入6.7ml质量分数为35％的hcl，于35℃下恒温搅拌约2h，转速设定为350r/min，待p123完全溶解后，加入4.0g正丁醇，搅拌1h后，加入0.8gtmb试剂，搅拌6h后，将温度调为40℃，并于450r/min快速搅拌下逐滴加入8.6gteos，滴完后继续搅拌24h，然后快速转移到聚四氟乙烯高压反应釜，在100℃下晶化24h，真空抽滤，放置于100℃烘箱中24h，并置于马弗炉中以5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧5h，即得到扩孔kit-6；步骤2.将300mg-500mg步骤1中所得的扩孔kit-6加入到装有25ml溶剂的锥形瓶中混匀，加入33mg-333mgtepa，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在150r/min-200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉溶剂，再放在100℃烘箱下烘干得到tepa功能化扩孔kit-6。进一步的，在上述步骤2中，所述tepa的质量分数为10％-40％。进一步的，在上述步骤2中，称取500mg步骤1中所得的扩孔kit-6加入到装有25ml溶剂的锥形瓶中混匀，加入269mgtepa，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉溶剂，再放在100℃烘箱下烘干得到tepa功能化扩孔kit-6。进一步的，所述溶剂为无水乙醇。进一步的，所述tepa的质量分数为35％。本发明的有益效果是：在室温搅拌的温和条件下，扩孔之后的kit-6内孔道上能容纳更多的tepa，得到tepa功能化扩孔kit-6。并将其用到气体中co2的吸附，在60℃条件下，对n2/co2混合气体(co2的体积分数为15％)的最大吸附量为2.9mmol/g，其中tepa的质量分数为35％。特点：用扩孔剂扩大了材料的孔径，使材料能容纳更多的tepa和有更多的吸附位点，提高吸附效果。该吸附剂制备过程生产条件简单，便于操作，不需要另外添加其它化学试剂，生产成本低，吸附效果良好，对环境污染小，具有良好的应用前景。附图说明图1是tepa功能化扩孔kit-6(pe-kit(p)-35)的氮气吸附脱附等温线。图2是tepa功能化扩孔kit-6(pe-kit(p)-35)的孔径分布图。图3是tepa功能化扩孔kit-6(pe-kit(p)-n)的co2吸附量随tepa负载量变化图。图4是tepa功能化扩孔kit-6(pe-kit(p)-35)的co2吸附量随时间变化图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。实施例1：扩孔kit-6的制备称取4gp123溶于144ml去离子水中，再加入6.7ml质量分数为35％的hcl，于35℃下恒温搅拌约2h，转速设定为350r/min，待p123完全溶解后，加入4.0g正丁醇，搅拌1h后，加入0.8gtmb试剂，搅拌6h后，将温度调为40℃，并于快速搅拌450r/min下逐滴加入8.6gteos，滴完后继续搅拌24h，然后快速转移到聚四氟乙烯高压反应釜，在100℃下晶化24h，真空抽滤，放置于100℃烘箱中24h，并置于马弗炉中以5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧5h，即得到扩孔kit-6。实施例2：tepa功能化扩孔kit-6的制备将300mg实施例1中所得的扩孔kit-6加入到装有25ml无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入33mg质量分数为10％的tepa，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在150r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到tepa功能化扩孔kit-6。实施例3：tepa功能化扩孔kit-6的制备将400mg实施例1中所得的扩孔kit-6加入到装有25ml无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入100mg质量分数为20％的tepa，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在170r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到tepa功能化扩孔kit-6。实施例4：tepa功能化扩孔kit-6的制备将400mg实施例1中所得的扩孔kit-6加入到装有25ml无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入171mg质量分数为30％的tepa，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在170r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到tepa功能化扩孔kit-6。实施例5：tepa功能化扩孔kit-6的制备将500mg实施例1中所得的扩孔kit-6加入到装有25ml无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入269mg质量分数为35％的tepa，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到tepa功能化扩孔kit-6。实施例6：tepa功能化扩孔kit-6的制备将500mg实施例1中所得的扩孔kit-6加入到装有25ml无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入333mg质量分数为40％的tepa，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下干燥10h得到tepa功能化扩孔kit-6。上述实施例1制备的扩孔kit-6可以被命名为pe-kit-6；上述实施例2、实施例3、实施例4、实施例5及实施例6制备的tepa功能化扩孔kit-6可以被命名为pe-kit-6(p)-n。其中n为胺的负载量，p为tepa简称；例如pe-kit-6(p)-35可以表示35％tepa改性的pe-kit-6。实施例7：将上述实施例2、实施例3、实施例4、实施例5及实施例6得到的tepa功能化扩孔kit-6用于吸附气体中co2，在60℃条件下，对n2/co2混合气体(co2的体积分数为15％)的吸附量依次为1.288mmol/g、1.5mmol/g、2.34mmol/g、2.9mmol/g和1.98mmol/g。其中实施例5得到的tepa功能化扩孔kit-6(pe-kit-6(p)-35)有最大的吸附量，为2.9mmol/g。下表1示出了tepa功能化前后的扩孔kit-6的结构特性。表1tepa功能化前后的扩孔kit-6的结构特性样品孔容bjh(cm3/g)比表面积bet(m2/g)介孔直径(nm)pe-kit-60.7224207.6112.12pe-kit-6(p)-350.2396109.335.42参考图1、图2以及表1可以看出，经质量分数为35％的tepa改性后，扩孔kit-6的比表面积为109.33m2/g，孔容为0.2396cm3/g，介孔直径为5.42nm。从图4可以看出本次发明的材料对co2的吸附是一个先快后慢的过程，且在短时间内完成吸附，说明该材料对co2具有较强的吸附力和亲合力，较短的吸附时间和较强的吸附能力有利于实际应用。本示例实施例采用tepa为改性剂，对已经过扩孔处理的pe-kit-6进行改性，合成出具有良好的co2吸附性能的tepa功能化扩孔kit-6材料，其在烟气中co2的吸附方面具有广阔的应用前景。当前第1页12