[发明专利]一种负载疏水性离子液体的纳米材料及其应用

说明书

本发明公开了一种负载疏水性离子液体的纳米材料及其在处理高毒气态污染物中的应用，该材料以纳米材料为原料，采用浸渍法负载疏水性离子液体于纳米材料中制得；本发明材料相比传统材料具有更高的比表面积，能负载更多的离子液体，能在实现过滤、催化的同时，还具有吸收容量大、使用时间长、可靠性好的优点。

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种负载疏水性离子液体的纳米材料及其在处理高毒气态污染物中的应用。

背景技术

空气中常见的高毒气态污染物有磷化氢、硫化氢、氰化氢、二氧化硫、砷化氢、汞蒸气等。目前市售的处理这些有毒有害气体的过滤材料主要是普通活性炭，虽然能够起到对有毒气体截留、吸附、催化等作用，但是其仍存在使用时间较短、可靠性差、不能重复利用等缺点。

离子液体又称为室温离子液体、室温熔融盐，是指全部由阴阳离子所构成的，在室温或室温附近温度下呈液态的一种物质。它具有几乎无蒸气压，几乎不挥发(即没有显著的蒸汽压，挥发性小)，有良好的热稳定性、化学稳定性等特点；并且对大部分气体具有良好的溶解性，对环境污染性极低，可以循环利用，是一种环境友好型的吸收剂或吸附剂。离子液体按照其水溶性的强弱可分为亲水性离子液体和疏水性离子液体。疏水性离子液体在处理气体时相对于亲水性离子液体不会因为吸收水汽而发生变质，具有更好的稳定性。负载型离子液体就是将离子液体通过范德华力或化学嫁接固载于多孔载体材料（如：活性炭、活性炭纤维等）上，使其具备离子液体和多孔材料的双重优良特性(传质增强、易再生)，可以解决离子液体粘度大所导致的传质问题，还可以大大地降低成本。

目前吸收处理高毒气态污染物的固体材料主要是改性活性炭，主要改性方法是浸渍法，如用Fe等金属化合物浸渍活性炭吸附吸收SO₂，有一定的吸附效果，但单位体积的吸附量较小。如ASC型浸渍活性炭，它应用广泛，可以吸附多种有毒气体，它存在两个明显的缺点，首先，它存放在空气中吸水和二氧化碳后会产生陈化变质现象，使其防护性能大幅下降，其次它含有对人体有害的Cr成分，Cr是一种强致癌物质。其次，用普通改性的方法处理的活性炭材料对各种有毒有害气体都有一定的吸附性能，但缺乏高效的专一性，对特定气体的吸收吸附性能较差；改性活性炭单位体积的吸收量相对较小。

相较于传统的高毒气态污染物吸附材料，例如专利CN103830900A中公开了一种吸附脱除硫化氢的材料，该材料为锌或铜修饰的二氧化硅材料作为吸附剂，但其比表面积>800m²/g，孔径为2-20nm,硫化氢的去除率为90%，且不能循环使用；专利CN101564683A中公开了使用过渡金属铜离子改性常规吸附剂，如活性炭等，来吸附脱除磷化氢气体，吸附量较小，且不能循环使用。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种负载疏水性离子液体的纳米材料，该材料以纳米材料为原料，采用浸渍法负载疏水性离子液体于纳米材料中制得；该纳米吸附材料可实现多种高毒气态污染物的净化，去除率高，且可多次循环使用。

本发明所述纳米材料为纳米材料为石墨烯、氧化石墨烯、纳米碳管、纳米铁、纳米氧化中的一种；纳米材料具有极大的比表面积，能高效的吸附有毒气体。

本发明在浸渍负载前先对纳米材料进行预处理，即纳米材料用丙酮-乙醇混合液浸泡12-24小时后，过滤，滤渣用蒸馏水煮沸2-5h，其间每隔0.5-1h换1次水，最后过滤、置于100-140℃下干燥，备用，其中丙酮-乙醇混合液是丙酮和乙醇按体积比1:1-2的比例混合制得。由于运输过程，纳米材料表面会有灰分或杂质，这样会堵塞纳米材料的孔道，使比表面积、孔体积等减小，对负载极其不利。因此，去除材料表面的灰分、杂质，增大其比表面积和孔体积，对负载具有重要的意义，增大了成功负载的可能性。

所述疏水性离子液体的阴离子为Tf^2n-，PF^6-，BF^4-中的一种，阳离子为烷基季铵阳离子、烷基季鏻阳离子、N-烷基吡啶阳离子、N,N’-二烷基咪唑阳离子中的一种；