一种氨基功能化离子液体基吸附-催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种c〇2吸附-催化剂，特别是设及一种基于离子液体活性组分的，集 捕获与催化功能于一身的高效0)2吸附-催化剂，W及该吸附-催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 全球气候变暖已成为备受关注的环境问题，W c〇2为主的溫室气体大量排放，是导 致溫室效应加剧的主要原因。从资源化角度讲，C〇2又是Cl家族中最为廉价和丰富的碳资 源，无论从资源利用还是环境保护的角度考虑，有关0)2固定和化学转化的研究与开发都 具有重要意义。因此，C〇2捕集与利用（CCU)技术成为当前亟待发展的热点技术。
[0003] c〇2惰性很大，不易被活化，实现其化学固定和转化非常困难，因而吸附剂和催化 剂的性能问题进一步制约了 ecu技术的应用和发展。如若设计一种集捕获和催化功能于 一体的吸附-催化剂，将0)2高效捕集后原位转化为附加值更高的产品，则可W简化技术路 线、降低成本，促进ecu技术的发展。
[0004] 离子液体是完全由阴、阳离子构成，在低于100°C溫度范围内呈液态的有机盐。离 子液体具有蒸汽压低、不易燃烧、热稳定性高、溶解能力强、结构和性质可调节等独特性质。 运些特性使得离子液体成为替代传统有机胺溶剂捕集固定C〇2的新型理想溶剂。此外，独 特的催化性能也使得离子液体在溫和条件下即对多种C〇2转化反应表现出优异的催化活性 和选择性。因此，设计特定结构的离子液体作为活性组分，将有望实现C〇2捕集和转化一体 化。然而，离子液体又存在着粘度大、成本高等缺点，严重制约了其的应用。
【发明内容】
阳〇化]本发明的目的是提供一种集捕集和催化功能于一体的氨基功能化离子液体基吸 附-催化剂，W及该吸附-催化剂的制备方法，W实现0)2的同步吸附和转化，降低CUU技 术成本。
[0006] 本发明所述氨基功能化离子液体基吸附-催化剂是W介孔分子筛SBA-16为载体， W氨基功能化离子液体1-(3-氨丙基）-3-巧-(S乙氧娃烷基）丙基]-4, 5-双氨咪挫氯化 物为活性组分，将氨基功能化离子液体接枝在所述载体上构成的，其中，每Ig所述吸附-催 化剂中负载有1~lOmmol氨基功能化离子液体。
[0007] 本发明进而提供了一种制备所述氨基功能化离子液体基吸附-催化剂的方法，是 在氮气保护下的无水乙腊溶剂体系中，先由^巧-(S乙氧娃烷基）丙基]-4, 5-双氨咪挫 与3-氯丙胺盐酸盐加热回流反应得到氨基功能化离子液体，再由氨基功能化离子液体与 纯娃介孔分子筛SBA-16进行加热回流反应，将反应得到的固体分散于无水乙醇中，调节pH 值至弱碱性，得到所述氨基功能化离子液体基吸附-催化剂。
[0008] 本发明上述制备方法中，所述巧-(S乙氧娃烷基）丙基]-4, 5-双氨咪挫与 3-氯丙胺盐酸盐的摩尔用量比优选为1 : 1~2。
[0009] 进一步地，所述巧-(S乙氧娃烷基）丙基]-4, 5-双氨咪挫与3-氯丙胺盐酸盐 的反应时间为24~72小时，反应产物除去乙腊后W无水乙醇洗涂、干燥，即可得到氨基功 能化离子液体。
[0010] 所述纯娃介孔分子筛SBA-16与氨基功能化离子液体的反应时间优选为24~72 小时。
[0011] 更具体地，本发明是将氨基功能化离子液体与纯娃介孔分子筛SBA-16反应后的 反应物过滤、洗涂、干燥后，W二氯甲烧为溶剂索提48小时，再均匀分散于无水乙醇中，W 0. 25mol/L的KHC03溶液调节抑值至8左右，经过滤、洗涂、干燥后得到氨基功能化离子液 体基吸附-催化剂浅黄色固体。
[0012] 本发明制备的氨基功能化离子液体基吸附-催化剂可应用于吸附捕获并催化转 化 C〇2。
[0013] 利用本发明氨基功能化离子液体基吸附-催化剂捕集与转化c〇2的具体方法是： 在25~75°C的吸附溫度下，W所述氨基功能化离子液体基吸附-催化剂吸附捕获0)2,再 于反应压力2Mpa、溫度50~120°C下与环氧化合物进行环加成反应，合成环状碳酸醋。
[0014] 一般地，所述环加成反应的反应时间为3~40小时。
[0015] 优选地，本发明所述环氧化合物为环氧氯丙烷，合成的环状碳酸醋为4-氯甲 基-[1，3]二氧环戊-2-酬。
[0016] 本发明采用化学键合的方法，将氨基功能化离子液体活性组分接枝到具有较大比 表面积和孔容的S维介孔二氧化娃分子筛SBA-16载体上，制备得到了一种集吸附捕获与 催化转化功能于一身的，容量大、活性高及循环利用率好的高效C〇2非均相吸附-催化剂， 实现了 0)2的高容量、低能耗捕集和环状碳酸醋的高效转化，为C0 2的固定转化特别是烟道 气中C〇2的工业利用提供了有效的方法。
[0017] 将离子液体固载于比表面积大的多孔载体上，可W显著减少离子液体用量，降 低C〇2传质阻力，且易于分离和重复使用，因而能够显著提高吸附催化效率和循环使用率。 SBA-16作为介孔分子筛的一员，与直孔道的MCM-41、SBA-15相比，其S维立方孔空穴结构 不易堵塞且有更好的传输性能，更具有优越性，在吸附、分离、催化等领域拥有更高的应用 潜力，可W作为固载离子液体的优良载体。
[0018] 本发明制备的吸附-催化剂集中了离子液体的良好捕集性能和优异催化转化性 能，同时由于具有离子液体和多孔载体对酸性气体吸附的协同作用，对典型烟道气溫度范 围内的C〇2具有较好的吸附性能，对环氧化合物与C0 2之间的环加成反应也具有转化率高、 选择性好、可循环利用等优点。
[0019] 本发明制备的吸附-催化剂在常压、烟道气溫度下即可高效吸附0)2,并在一定溫 度、压力下将C〇2转化为环状碳酸醋，表现出活性高、选择性好、反应条件溫和、易于分离、可 循环利用等优点，能够实现0)2的同步吸附和转化，降低CUU技术成本。
【具体实施方式】 阳〇2〇]实施例1 称取0.274邑（1臟〇1)7^巧-(^乙氧娃烷基）丙基]-4,5-双氨咪挫，0.156邑（1.2臟〇1) 3-氯丙胺盐酸盐，加入到5mL无水乙腊中，通氮气保护，揽拌下加热至80°C回流反应24小 时。反应结束后，旋蒸除去溶剂乙腊，W无水乙醇洗涂得到的产物，室溫真空干燥，得到氨基 功能化离子液体0. 4g。
[0021]称取Ig纯娃介孔分子筛SBA-16,与上述制备得到的氨基功能化离子液体一起分 散于50mL无水乙腊中，通氮气保护，揽拌下加热至80°C回流反应24小时。反应结束后过滤 得到固体产物，W无水乙醇洗涂、干燥后，加入索氏提取器中，W二氯甲烧抽提48小时，真 空干燥，均匀分散于30mL无水乙醇中，滴加0. 25mol/L K肥〇3溶液，调节分散液的抑值到8 左右，过滤、W水、无水乙醇洗涂、真空干燥，得到氨基功能化离子液体基吸附-催化剂浅黄 色固体1. 3g，标记为SBA-16@Ikl。 阳0巧 实施例2 称取0. 822g(3mmol) 巧-(S乙氧娃烷基）丙基]-4,5-双氨咪挫，0.546邑(4.2臟〇1) 3-氯丙胺盐酸盐，加入到15mL无水乙腊中，通氮气保护，揽拌下加热至80°C回流反应36小 时。反应结束后，旋蒸除去溶剂乙腊，W无水乙醇洗涂得到的产物，室溫真空干燥，得到氨基 功能化离子液体1. 2g。
[0023] 称取Ig纯娃介孔分子筛SBA-16,与上述制备得到的氨基功能化离子液体一起分 散于50mL无水乙腊中，通氮气保护，揽拌下加热至80°C回流反应48小时。反应结束后过滤 得到固体产物，W无水乙醇洗涂、干燥后，加入索氏提取器中，W二氯甲烧抽提48小时，真 空干燥，均匀分散于30mL无水乙醇中，滴加0. 25mol/L K肥〇3溶液，调节分散液的抑值到8 左右，过滤、W水、无水乙醇洗涂、真空干燥，得到氨基功能化离子液体基吸附-催化剂浅黄 色固体2.Og，标记为SBA-16@a-3。
[0024] 实施例3 称取1. 370g巧mmol) 巧-(S乙氧娃烷基）丙基]-4, 5-双氨咪挫，1. 040g(8. Ommol) 3-氯丙胺盐酸盐，加入到25mL无水乙腊中，通氮气保护，揽拌下加热至80°C回流反应48小 时。反应结束后，旋蒸除去溶剂乙腊，W无水乙醇洗涂得到的产物，室溫真空干燥，得到氨基 功能化离子液体2.Og。
[00巧]称取Ig纯娃介孔分子筛SBA-16,与上述制备得到的氨基功能化离子液体一起分 散于50mL无水乙腊中，通氮气保护，揽拌下加热至80°C回流反应60小时。反应结束后过滤 得到固体产物，W无水乙醇洗涂、干燥后，加入索氏提取器中，W二氯甲烧抽提48小时，真 空干燥，均匀分散于30mL无水乙醇中，滴加0. 25mol/L K肥〇3溶液，调节分散液的抑值到8 左右，过滤、W水、无水乙醇洗涂、真空干燥，得到氨基功能化离子液体基吸附-催化剂浅黄 色固体2. 4g，标记为SBA-16@a-5。 阳0%] 实施例4 称取2. 740g(10mmol) 巧-(S乙氧娃烷基）丙基]-4,5-双氨咪挫，2.340邑（18臟〇1) 3-氯丙胺盐酸盐，加入到25mL无水乙腊中，通氮气保护，揽拌下加热至80°C回流反应60小 时。反应结束后，旋蒸除去溶剂乙