[发明专利]一种离子液体-活性炭复合黏胶的制备方法及其应用

说明书

本发明属于离子液体合成复合材料技术领域，公开了一种离子液体‑活性炭复合黏胶，其制备方法为将1‑烷基‑3‑乙烯基咪唑类离子液体卤化物、水与活性炭混合，搅拌加热下形成一种稳定的黑色黏胶；在此黏胶内加入多胺氟硼酸盐类离子液体和少量的相转移催化剂，然后再次加压搅拌加热反应，三者形成离子液体‑活性炭复合黏胶，是一种稳定的化学吸附材料。该材料具有可流动性，对水和空气稳定，应用于CO₂吸收，兼具绿色、安全、环保、吸收容量大、吸附速率快且脱附简单的优点。

技术领域

本发明属于离子液体合成及其复合材料的合成领域，以及该复合材料在气体吸收方向的应用。

背景技术

离子液体是一种在室温或近室温下液态存在的盐，它兼具液体的流动性和盐类的化学活性，并具有许多独特的性质，如结构可设计、液程范围宽、接近于零的蒸汽压、不可燃、具有高的热稳定性和化学稳定性等。离子液体特别突出的一点是其分子形态和结构可以根据需要添加或删除特定基团，实现分子层面上的“原子/官能团嫁接”和“量体裁衣”，使其可以合成多种功能化的产品。离子液体目前在分离过程、催化、有机合成、电化学等方面研究已取得许多进展，并被认为是一种绿色合成和清洁生产中具有广阔应用前景的新型环境友好的绿色介质。

近年来，CO₂引起的气候变暖已经成为一个全球化的环境问题，减少CO₂的排放，从工业废气中固定、回收CO₂具有重大的意义。现有的CO₂固定技术有物理吸附法、化学吸附法和生物吸附法等，但都有一定的局限性，如有机溶剂挥发污染环境、设备腐蚀严重、后处理繁杂、碳资源浪费等问题。而离子液体蒸气压极低、溶解能力强，非常适合于固定CO₂，目前CO₂的吸收是离子液体的一个重大应用方向。使用离子液体固定CO₂有以下的优点：离子液体基本不挥发，在使用过程中基本无挥发性损失和污染，循环使用方便，有效防止设备腐蚀，甚至在某些CO₂转移转化工程中，表现出了高效的催化活性。

具体来讲，目前二氧化碳吸收主要采用以下技术：

物理吸附领域，主要采用高吸附量、热稳定好的吸附剂。一种是如分子筛、活性炭等固体吸附材料，此类吸附剂在常温下对CO₂吸附量较大，但是当温度升高时，吸附量急剧下降，在实际应用中往往存在吸附缓慢，效率低下等问题；另一种是利用亨利定律使CO₂于低温高压下溶于吸收液中，达到回收效果。然后吸收液升温或减压再生，此法中CO₂的回收取决于压力和CO₂的溶解度，所以常压下排放出的气体，需要多一步加压的操作过程。目前还有一种薄膜分离法，是利用一层具有选择性的薄膜加以分离气体，分离机制包括分子筛、吸附及扩散。其操作简便，节省能源，但是缺点是不易制造，且容易被破坏导致循环性能差。而且所有的物理吸附方式共通点是选择率不高，对多种气体(如N₂)也有很强的吸附，无法有效的对CO₂选择性吸附。