本发明涉及新材料应用
技术领域：
，具体涉及一种用于吸收so2的负载型离子液体变色材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：so2是主要大气污染物之一，主要来源于化石燃料的燃烧和汽车尾气的排放，过量的so2排放造成了酸雨、光化学烟雾和其他环境问题，严重影响了人们的身体健康和日常生活。针对so2的污染问题，各国也都在进行研究新的处理技术，以减少so2对生态环境和身体健康的危害。目前工业上脱硫方式主要包括碱液吸收法、活性炭吸附法、催化氧化法等。随着科技的不断发展，新开发的工艺要求在实现良好吸收效果的同时，还要避免产生二次污染，尽量实现so2资源化循环使用。离子液体由于具有良好热稳定性、低蒸汽压、可循环使用、阴阳离子可调控等特点，因此在so2气体吸收方面已经表现出意想不到的效果，相比于传统的吸收方法，在吸收和解吸气体时避免了吸收液易挥发、难处理等问题。近年来，负载化离子液体引起广大离子液体研究者关注，其将离子液体负载到固体载体上，使载体表面具有离子液体的特性，已成为离子液体大规模应用的新途径之一。但是，目前负载型离子液体对所使用的离子液体具有较高的选择性，并非所有离子液体负载到载体上后还能完全保留其吸收特性，目前所使用的离子液体结构大多比较复杂，价格较为昂贵，从而使so2处理成本较高。此外，目前的吸收材料一般不具有颜色指示功能，无法直观判断吸收效果。技术实现要素：针对以上技术现状，本发明提供一种吸收so2效果好、易制备且成本低的负载型离子液体变色材料，并提供其制备方法和应用。为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：一种用于吸收so2的负载型离子液体变色材料，其是将乙酰胺/硫氰酸钠离子液体负载到硅胶上制得。优选地，所述乙酰胺/硫氰酸钠离子液体中乙酰胺和硫氰酸钠的摩尔比为(2～4):1。优选地，所述乙酰胺/硫氰酸钠离子液体的负载量为30％～100wt％，负载量是指离子液体质量占载体硅胶质量的百分比。本发明用于吸收so2的负载型离子液体变色材料，可根据所吸收的so2的量而发生颜色变化。材料未吸收so2时呈白色，每克材料的so2吸收量达到0.1g时，材料呈微红色，每克材料的so2吸收量达到0.2g时，材料呈浅红色，每克材料的so2吸收量为0.3g以上时，材料呈砖红色。本发明材料的颜色变化为红色系，有利于判断材料吸收so2的数量。本发明还提供了所述用于吸收so2的负载型离子液体变色材料的制备方法，其是将硅胶于200～250℃下煅烧12～15h后，采用浸渍法将所述乙酰胺/硫氰酸钠离子液体负载至上述处理后的硅胶上，浸渍时离子液体的溶剂为乙醇。本发明还提供了利用所述负载型离子液体变色材料吸收so2的方法，其是在10～70℃下，使含so2的气体通过所述负载型离子液体变色材料。优选地，所述气体的流量为20～30ml/min。优选地，吸收so2结束后，将所述负载型离子液体变色材料在80～100℃下进行解吸。解吸后的负载型离子液体变色材料循环用于吸收so2。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明的负载型离子液体变色材料原料易得，成本低廉，制备过程简单，且对so2具有较高的吸收量，并可多次重复使用。(2)本发明所选用的离子液体与载体硅胶之间表现出显著的协同作用，负载后材料的吸收量远远高于离子液体和载体单独吸收量之和。(3)本发明将选择的离子液体负载到硅胶上后，具有更高的热稳定性，其热稳定温度可提高30℃，扩展了离子液体的使用温度范围。(4)本发明材料在吸收so2过程中颜色会发生变化，红色系颜色变化容易识别，通过对比吸收材料的颜色和so2的浓度的关系，可以达到半定量测定环境中so2含量的作用。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1负载型离子液体变色材料的制备(1)乙酰胺/硫氰酸钠离子液体的制备在氮气保护下，将摩尔比为3:1的乙酰胺和硫氰酸钠均匀混合于密闭的双口瓶中，加热至熔融，搅拌15～30min，直至混合物澄清全部生成粘稠性液体，在真空干燥箱下冷却至室温，即得到低共熔离子液体乙酰胺/硫氰酸钠，收率为100％。该离子液体经过热重分析得到分解温度为153℃。(2)硅胶的预处理取市售工业级硅胶，置于200℃的马弗炉中，煅烧12h，除去硅胶中所含有的杂质与水分，冷却后置于真空干燥器内备用。(3)离子液体的负载在氮气环境保护下，在30℃和常压下，准确称取2g乙酰胺/硫氰酸钠离子液体于三口瓶中，将其溶解在10ml无水乙醇中，然后称取2.5g步骤(2)所得硅胶放入三口瓶中，均匀搅拌12h。之后，将搅拌均匀的混合物移入圆底烧瓶中，旋转蒸发除去溶剂使之呈现为疏松的固态。室温冷却后，置于温度为80℃的鼓风干燥箱，真空干燥4h，得到疏松状态的白色负载型离子液体变色材料，离子液体的负载率为80％(相对于硅胶的质量)。该负载材料经过热重分析得到分解温度为183℃，较乙酰胺/硫氰酸钠离子液体的热稳定温度提高了30℃。调整硅胶的质量，分别制得负载率为30％、40％、50％、60％、70％、90％和100％的负载型离子液体变色材料。对比例1乙酰胺/硫氰酸钾-硅胶负载材料的制备用硫氰酸钾替换实施例1中的硫氰酸钠，其余均与实施例1相同。对比例2乙酰胺/硫氰酸铵-硅胶负载材料的制备用硫氰酸铵替换实施例1中的硫氰酸钠，其余均与实施例1相同。实施例2负载型离子液体变色材料吸收实验在30℃和常压下，将so2气体以30ml/min的流量通入实施例1以及对比例1和2制得的负载型离子液体变色材料中，计算so2的吸收量，结果如表1所示。表1三种离子液体负载材料的so2吸收量由表1可见，乙酰胺/硫氰酸钾和乙酰胺/硫氰酸铵两种离子液体负载到硅胶上后，对so2的吸收量均显著低于本发明的负载材料。本发明负载型离子液体变色材料中乙酰胺和硫氰酸钠的摩尔比为(2～4):1时对so2的吸收效果相当。实施例3负载型离子液体变色材料的变色性能用实施例1制得的材料吸收不同质量的so2，观察其颜色，每克材料的so2吸收量为0g时，材料呈白色，每克材料的so2吸收量为0.1g时，材料呈微红色，每克材料的so2吸收量为0.2g时，材料呈浅红色，每克材料的so2吸收量为0.3g及以上时，材料呈砖红色。实施例4负载型离子液体变色材料解吸和循环使用实验在常压下，将吸收完so2后的实施例1的材料在90℃下旋蒸直至恒重，得到回收的负载型离子液体变色材料，可直接应用于下一批次的吸收过程。以负载量为80％的负载型离子液体变色材料为例，循环使用吸收so2的效果如表2所示。表280％负载量乙酰胺/硫氰酸钠-硅胶循环使用吸收so2效果循环使用次数(次)12345吸收量(g)0.3900.3850.3860.3830.380可见，本发明材料可循环使用5次以上而对so2的吸收量无明显下降。实施例5负载型离子液体变色材料原料之间相互作用实验选用不同的离子液体(ils)，对其负载前后的吸收性能进行测定(吸收实验条件同实施例2，离子液体负载量均为80％)，结果如表3所示。表3离子液体-硅胶复合材料原料之间作用分析注：负载材料理论吸收量＝每克ils的so2吸收量*ils在负载材料中的质量分数+每克硅胶的so2吸收量*硅胶在负载材料中的质量分数。由表3的结果可见，三辛胺盐酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑氢氧化物(bmimoh)负载到硅胶上后，负载材料的吸收量低于离子液体和硅胶的理论吸收量之和，即离子液体和载体之间呈现拮抗的作用；乙酰胺/硫氰酸铵负载到硅胶上后，负载材料的吸收量仅略高于离子液体和硅胶各自吸收量之和，可以认为离子液体和载体之间呈现相加的作用；四甲基胍乳酸盐(tmgl)负载到硅胶上后，实际吸收量高出理论吸收量33.5％，但是tmgl成本较高，不利于工业化应用；而本发明选用的乙酰胺/硫氰酸钠负载后，负载材料的吸收量明显高于离子液体和硅胶各自吸收量之和，即该离子液体和硅胶之间呈现了显著的协同作用，且乙酰胺和硫氰酸钠成本均较低，有利于工业应用。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12