[发明专利]一种高效吸附低浓度氨气的多级孔聚合物固体酸的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效吸附低浓度氨气的多级孔聚合物固体酸的制备方法，所述固体酸以有机溶剂和去离子水为溶剂，二乙烯苯和苯乙烯磺酸钠为单体，偶氮二异丁腈为引发剂进行溶剂热共聚合反应，溶剂蒸发得到中间产物，再通过与酸进行离子交换并烘干后得到多级孔聚合物固体酸，其具有较大的BET表面积，分层纳米孔结构和强酸性，同时其结构可控，易于操作，可大规模生产；同时对氨气显示出优异的吸附性能，室温条件1.0 bar时，NH₃吸附量达到9.29 mmol/g，而N₂和H₂在相同条件下的吸附量仅有0.03 mmol/g，性能优于同类氨气吸附材料。其在工业废气中氨气的选择性吸附分离中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于有机材料制备及应用领域，具体涉及到一种高效吸附低浓度氨气的多级孔聚合物固体酸的制备方法。

背景技术

随着全球经济的高速发展，化石燃料的过度开发和使用带来的一系列问题促使人们不得不处理环境污染问题并寻求新的可替代清洁能源。尤其是大气污染，其中36%的肺癌死亡是由空气污染造成的。而且，空气污染还增加了患急性呼吸道感染的风险。在大气污染中，NH₃作为一种污染物广泛存在于工业生产和畜牧业生产中。且NH₃对环境的危害已经引起各国的关注，各个国家都在通过各种途径减少NH₃的排放量，并据此设置了相关的排放标准。此外，在众多新能源中，氢被认为是有史以来最为高效的清洁能源，具有安全、热值高、零污染等诸多优点。迄今为止，虽然人们在氢能的开发和利用方面取得了一系列重要进展，但在氢燃料电池的应用方面还面临许多难题。其中，如何为氢燃料电池提供高质量且廉价的氢气是当前面临的主要难题之一。以纯氢为燃料直接用于燃料电池无论在运输还是储存方面都存在诸多问题，而氨分解在线制氢技术可以有效的解决上述两大难题。氨气是一种富氢化合物，能量密度远远高于甲醇、汽油等燃料，常温下容易以液体形式进行存储，且制备技术完善，成本低廉。此外，由于氨气中不含碳元素，因此可从源头上杜绝CO_x等有毒气体的生成。将氨分解反应用于在线制氢领域是目前解决燃料电池氢能来源的有效途径。受制于热力学限制，氨分解过程并不能达到百分之百转化，而NH₃作为一种典型的污染性和强腐蚀性的碱性气体，对人体和环境都有极大危害。直接排放或燃烧等不仅会产生二次污染，还会造成NH₃资源严重浪费。从环境保护和资源节约的角度，NH₃的净化分离与回收具有重要意义。