發(fā)布時間：2018-12-15 09:54

【摘要】：近年來,隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展,人們對化石燃料的過度依賴,二氧化碳(CO_2)大量排放引起“全球氣候變暖”問題,受到了世界各國的廣泛關注。離子液體(ILs)具有獨特性質,可作為CO_2捕集的良好吸收劑。迄今為止,離子液體作為吸收劑捕集CO_2等酸性氣體,其兩大關鍵科學問題仍然有待于突破:一是離子液體吸收位點有限,二是功能化離子液體的粘度普遍偏高(≥100 cP);兩者均限制了離子液體在酸性氣體分離領域的實際應用。針對這些困境,本文將多位點吸收策略引入到離子液體碳捕集過程中提高了吸收容量,然后設計了一種高效的二元混合離子液體吸收劑提高了CO_2的吸收速率。與此同時,一氧化碳(CO)作為一種重要的C1資源,發(fā)展高效的CO分離與轉化技術,有著重要的科學和現(xiàn)實意義。為此,本文設計合成了碳負陰離子功能化離子液體,利用碳負離子具有超強親核性,首次實現(xiàn)了離子液體高效化學吸收CO。首先,通過在甘氨酸陰離子上引入吸電子取代基乙酸根,合成出一類氨基多羧酸離子液體用于捕集CO_2。通過降低陰離子中胺基的負誘導效應,顯著提高了羧酸根與CO_2的相互作用,首次實現(xiàn)了氨基酸離子液體中胺基和羧酸根對CO_2的多位點吸收(1.69 mol mol-1),打破了目前氨基酸離子液體等摩爾吸收的局限,達到了明顯提高CO_2捕集容量的目的,展現(xiàn)了優(yōu)良的循環(huán)性能,具有良好的工業(yè)應用前景。其次,氨基酸離子液體(AAILs)吸收CO_2之后形成的巨大氫鍵網(wǎng)絡,使得離子液體體系的粘度急劇增加,從而產生巨大的傳質阻力,最終導致CO_2吸收速率顯著下降。為此,本文制備合成出一種二元混合離子液體吸收劑,采用氨基酸離子液體為化學吸收劑,1-乙基-3-甲基-咪唑乙酸鹽([emim][Ac])為化學稀釋劑,在保持CO_2高吸收容量同時,顯著提高了CO_2的吸收速率,為氨基酸離子液體吸收CO_2的進一步工業(yè)應用奠定了重要基礎。作為一種重要的C1資源,CO是制備許多精細化學品的工業(yè)原料氣體,因而研究CO的高效分離與催化轉化具有重要的意義。本文創(chuàng)新性地合成了碳負功能化離子液體,并用于CO捕集,首次實現(xiàn)了碳負離子液體高效化學吸收CO,吸收容量高達0.046 mol mol-1,超出目前普通離子液體[Bmim][Tf2N]物理溶解CO的20多倍,并進一步根據(jù)量化理論計算和譜學實驗結果,提出了CO與碳位點作用形成醛基的吸收機理。與此同時,碳負離子液體捕獲的CO可在溫和條件下通過羰基酯化反應,進一步轉化為具有高附加值的苯甲酸酯等精細化學品。綜上所述,本文設計合成了幾類新型離子液體并用于碳捕集,考察了離子液體對碳捕集的性能及循環(huán)使用性,利用譜學表征和量化理論計算深入研究了吸收機理,為設計良好的吸收劑提供了新策略,為離子液體的氣體分離捕集奠定了基礎。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of industry and excessive dependence on fossil fuels, the problem of "global warming" caused by a large number of carbon dioxide (CO_2) emissions has received extensive attention in the world. Ionic liquid (ILs) has unique properties and can be used as a good absorbent for CO_2 trapping. So far, ionic liquids as absorbent CO_2 and other acid gases, its two key scientific problems still need to be broken through: one is the limited absorption sites of ionic liquids, the other is that the viscosity of functionalized ionic liquids is generally high (鈮，

本文編號：2380443