[发明专利]一种胺基改性二氧化硅气凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是环境处理技术领域，具体的说是一种胺基改性二氧化硅气凝胶的制备方法。

背景技术

近年来，温室效应等环境问题日益引起人类的关注，其中CO₂是导致温室效应的主要气体，据国际能源署的数据显示，仅2014年一年，全球碳排放总量就达到323亿吨，并且CO₂的排放速度正随着人类利用能源速度的增长而迅速增长。温室效应不但会导致天气变暖引起海平面上升，还将带来气候反常、海洋风暴增多、土地干旱、沙漠化面积增大等严重恶果，给社会和经济带来了严重的负面影响。同时，如果CO₂能被捕捉加以利用，可广泛应用于化工、医药、食品、运输、医疗等各个领域，因此，高效、经济地捕集和回收CO₂，既可以达到CO₂的减排要求，又可以充分利用资源，对我国燃煤发电的可持续发展有长远的意义。

我国在未来一段时间内仍将维持以煤为主的能源结构，其中燃煤电厂占煤炭消耗50％以上，目前对烟道气中CO₂捕集和分离的重要方法之一是干式回收CO₂的方法，即用专用的吸附剂吸附回收烟气中的CO₂研究比较多，相应的吸附剂也有专利报道，如CN101909743A公开了所述固体材料与胺源接触使固体材料的表面上吸附胺分子，使吸附胺分子与CO₂接触，用于俘获CO₂。CN102343254A公开了一种常温CO₂固态胺吸附剂，为经液态有机胺改性的碳纳米管，其中碳纳米管的重要百分含量为50％～70％，有机胺的重量百分含量为30％～50％，CO₂的吸附容量达到2.45mmol/g以上。吸附CO₂的良好吸附剂需具备发达的孔隙结构和较好的吸附官能团，合理的孔结构有利于CO₂在孔道内流通，且较大的比表面积利于和CO₂的接触吸附。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种胺基改性二氧化硅气凝胶的制备方法，制备的气凝胶具有纳米尺寸孔径、孔隙率高、比表面积高等特点，对CO₂吸附效果较好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种胺基改性二氧化硅气凝胶的制备方法，步骤如下：

1、制备SiO₂气凝胶：将硅源、醇、水按摩尔比为混合，用酸调节溶液pH值为1.5～2，温度为25～65℃，静置水解后，再用碱调节pH＝9，静置凝胶，获得SiO₂湿凝胶，冷冻干燥制得SO₂气凝胶。

2、胺基改性溶液的配制：按胺基化试剂、醇及水按体积比为(1～3):6:0.2，超声20min，得胺基改性溶液。

3、胺基改性SiO₂气凝胶的制备：将SiO₂气凝胶按一定比例浸入上述溶液中处理，干燥，重复多次。

进一步，所述步骤1中所述的硅源、醇、水体积比例为1:4:3。

进一步，所述步骤1中的硅源为正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或两者或三种混合。

进一步，所述步骤1中的静置水解时间10-20h，调节pH用的酸碱为盐酸和氢氧化钠，凝胶时间为10-24h，冷冻干燥条件在-56℃36-48h。

进一步，所述步骤2中所述的胺基化试剂为三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种，所述的醇为乙醇或聚乙二醇。

进一步，所述步骤3中所述的SiO₂气凝胶和氨基改性溶液的质量比为1：(40～50)，浸渍次数为3～5次，每次超声处理3～5h。所述的干燥条件是通风干燥箱中70～80℃下干燥14h，制得胺基修饰的二氧化硅气凝胶吸附剂。

采用上述结构后，本发明的有益效果为：本发明所提供的气凝胶，其特征是纳米尺寸孔径、孔隙率高、比表面积高等特点，对CO₂吸附效果较好。

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，以下结合具体实施方式，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方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：