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功能化离子液体的物性测定及其固定二氧化碳性能研究

聂阳  
【摘要】: CO2不断的增加引起了全球气候变暖。利用含氨基的功能化离子液体回收CO2并利用,为资源环境的可持续性发展带来了新的机遇。功能化离子液体无污染、不挥发、热稳定性好,但其在应用于CO2吸收方面尚存在两个问题需要解决:首先是功能化离子液体的各项物性数据比较缺乏,阻碍了对其吸收机理的研究;其次是离子液体较大粘度影响吸收CO2的效果。基于这些原因,有必要测定功能化离子液体物化性质以找到降低粘度的方法。 采用微波合成法合成咪唑类功能化离子液体[NH2e-mim]Br和胍类功能化离子液体[NH2-G]Br,再利用阴离子交换法合成具有较低粘度的[NH2e-mim]BF4和[NH2-G]PF6。实验确定了咪唑类功能化离子液体最佳合成条件:设定功率300W、微波反应时间75s、反应设定温度45℃;胍类功能化离子液体最佳合成条件:设定功率300W、微波反应时间75s、反应设定温度50℃。将粗产物反复低温重结晶并抽滤,直到杂质完全去除之后,再真空干燥10h即得产品,通过红外谱图、氢核磁谱图确定了产物结构,并测定了产品的纯度:[NH2e-mim]Br(98.0%)、[NH2e-mim]BF4(97.9%)、[NH2-G]Br(98.2%)、[NH2-G]PF6(97.6%)。分别测定了所合成功能化离子液体的密度、粘度、电导率以及在不同溶剂中的溶解性能。实验表明:离子液体的密度随着温度和含水量的增加而下降;粘度随着温度和含水量的增加而减小;电导率随着温度和含水量的增加而增大,为下一步在CO2吸收方面的研究提供数据支持。 通过对离子液体吸收CO2研究表明:含氨基的咪唑类功能化离子液体对CO2的吸收率要好于传统的有机胺溶剂,也优于常规离子液体和胍类功能化离子液体,这是因为咪唑类功能化离子液体上的碱性基团和CO2发生了化学反应。CO2压力的增高,有助于提高CO2在离子液体中的吸收率。实验测定了所合成的咪唑类功能化离子液体和胍类功能化离子液体,在平衡压力0.04~0.59MPa、温度30.0~60.0℃下对CO2的吸收率,其中CO2在[NH2e-mim]PF6(平衡压力0.38MPa,温度30℃,无水)中的吸收率最高,可以达到20.19%。


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