【图文】12 有机胺修饰具有较大孔径介孔材料的二氧化碳吸附性能

  本文关键词：有机胺修饰具有较大孔径介孔材料的二氧化碳吸附性能，由笔耕文化传播整理发布。

导读： No.4赵会民等:有机胺修饰具有较大孔径介孔材料的二氧化碳吸附性能987扩孔剂及以TMP和CCl4为扩孔剂所制得样品分别标记为SBA-15(P)、SBA-15(P)-TMP和SBA-15(P)-CCl4.部分样品在管式炉中通空气下于550°

No.4

赵会民等:有机胺修饰具有较大孔径介孔材料的二氧化碳吸附性能

987

扩孔剂及以TMP和CCl4为扩孔剂所制得样品分别标记为SBA-15(P)、SBA-15(P)-TMP和SBA-15(P)-CCl4.部分样品在管式炉中通空气下于550°C焙烧以去除模板剂,分别标记为SBA-15(C)、SBA-15(C)-TMP和SBA-15(C)-CCl4.

为了制备镀胺复合材料,称取0.2gTEPA装入80mL的烧瓶中,加入10g无水乙醇,室温下搅拌0.5h,再加入0.2g的SBA-15介孔材料,于80°C回流2h.然后在80°C下蒸干乙醇,所得固体置于100°C的烘箱中干燥1h.镀胺后样品在原来标记的括号中添加A来表示,如SBA-15(P)-TMP镀胺后样品表示为SBA-15(PA)-TMP.2.3样品表征

X射线粉末衍射(XRD)测定在瑞士ThermoFisherScientific公司ARLXTRA型X射线衍射仪上进行,Cu靶Kα射线源,管电压40kV,管电流40mA.样品的低温N2吸附-脱附测定在美国Micromeritics公司ASAP2020型自动吸附测定仪上进行,测定前样品先于300°C抽真空活化4h.采用BET法计算样品的比表面积,BJH法计算孔分布.样品形貌在日本Hitachi公司S4800型扫描电子显微镜(SEM)上进行观察.原位真空傅里叶变换红外(FTIR)光谱在德国Bruker公司Vector22型FTIR光谱仪上进行测定.固体样品与KBr按1:10的质量比混合研匀,以8MPa的压力压片.将制好的红外自撑片装入以CaF2为窗口的真空红外池中,先在50°C下抽真空活化1h以除去吸附的水分及CO2(每次吸附CO2前均先在50°C抽真空活化1h),然后再在不同温度下将CO2引入红外池,在0.05MPa的压力下吸附1h,冷却至室温扫谱.最后于50°C抽真空脱附1h,冷至室温扫谱.液体TEPA吸附CO2的IR光谱通过漫反射的途径进行测定,样品先在100°C通氮气活化2h,然后通入CO2气流室温吸附2.5h后进行测定.所有的图谱均为与经50°C(或100°C)抽真空活化样品本底谱的差谱.

2.4CO2-程序升温脱附(TPD)

首先称取75mg样品(20-40目)装入内径为4mm、长度为350mm的U型石英管,在N2(99.995%,流速30mL·min-1)保护下,以3°C·min-1的速率升温至100°C并保持2h,确定在吸附CO2之前,样品自身在加热过程中没有脱附物放出.将过量的CO2(40mL)注入U型管,在75°C下静态吸附2.5h.然后将温度降到室温,用氢气(99.99%)吹扫大约2h以

便将没有被吸附的残留CO2去除.待基线稳定后,以3°C·min-1的速率升温至100°C并保持0.5h.放出的CO2经过气相色谱在线检测,使用热导检测器(TCD)检测,脱附量通过外标法来进行计算.

为了研究CO2压力变化对样品吸附量的影响,部分样品静态吸附CO22.5h后,直接在75°C下通高纯氮和氢气吹扫至基线稳定,然后升温至100°C进行脱附.

2.5CO2吸附等温线

CO2吸附等温线在石英弹簧重量吸附仪上测定.24将约300mg的样品装入悬挂在石英弹簧的载篮中,于75°C进行抽真空活化.然后分别在室温、50°C和75°C下引入不同压力的CO2进行等温吸附,根据测高仪测出石英弹簧的伸长量来确定重量变化,从而获得相应的吸附量.其中所用测高仪的精度为0.05mm,石英弹簧的灵敏度为0.425mm·mg-1.

3

结果与讨论

3.1

XRD结果

图1显示了使用不同扩孔剂制得介孔材料的XRD谱.在pH=4.4的缓冲溶液中直接合成出的样品呈现典型的六角p6mm对称结构,在2θ为0.87°,1.50°和1.74°处出现三个明显的衍射峰,与经典强酸性条件下合成出SBA-15非常相似.22扩孔剂的使用对样品的小角XRD谱有一定影响.其中,SBA-15(C)-CCl4样品的小角XRD图谱中仍出现了SBA-15的三个特征峰,只是强度略有降低,说明以CCl4为扩孔剂仍具有典型的有序介孔结构.而以TMP为扩孔剂制得的SBA-15(C)-TMP样品上三个特征峰全

图1样品的小角XRD图谱

Fig.1

SmallangleXRDpatternsofsamples

(a)SBA-15(C),(b)SBA-15(C)-CCl4,(c)SBA-15(C)-TMP.

C:calcinedsample,TMP:

2,2,4-trimethylpentane

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