負載胺基氧化硅氣凝膠的制備及其CO2吸附性能研究.pdf

1、由于人員呼吸等原因，潛艇、空間站等密閉空間的CO2濃度不斷升高，必須清除多余的CO2以保證人員健康。隨著潛艇自持力的提高以及空間站技術(shù)的發(fā)展，對新型低分壓CO2吸附材料提出了迫切需求。
　　本文以正硅酸乙酯（TEOS）和胺丙基三乙氧基硅烷（APTES）為主要原料，采用溶膠-凝膠、老化、干燥等工藝制備了表面胺基豐富的大比表面積材料——負載胺基氧化硅氣凝膠。采用物理吸附儀、動態(tài)吸附裝置、Hot-disk熱常數(shù)分析儀、SEM、XPS、T

2、G-DSC、FT-IR等研究了其結(jié)構(gòu)和性能。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）對負載胺基氧化硅氣凝膠的反應機理分析表明，以TEOS和APTES為主要原料，通過溶膠-凝膠反應，能夠在氧化硅凝膠骨架表面均勻地引入胺基基團；對其吸附機理分析發(fā)現(xiàn)，在低壓下（CO2壓力<1KPa），負載胺基氧化硅氣凝膠骨架表面的胺基可以與CO2發(fā)生化學反應，實現(xiàn)對低分壓CO2的選擇性吸附。
　?。?）研究了原料配比、凝膠工藝、老化工藝和干燥工藝等對負載胺

3、基氧化硅氣凝膠孔結(jié)構(gòu)和氮含量等的影響。發(fā)現(xiàn)當醇硅摩爾比為10，APTES/TEOS摩爾比為0.65，Wa-1/TEOS摩爾比為1，凝膠溫度為-15℃，老化溫度為60℃，老化時間3天以上，采用乙醇超臨界干燥時，制備的負載胺基氧化硅氣凝膠結(jié)構(gòu)均勻性較好、比表面積和氮含量較大、CO2吸附量較高。
　?。?）測試和分析了負載胺基氧化硅氣凝膠的CO2吸附性能及熱物理性能。發(fā)現(xiàn)，當CO2分壓為0.5KPa、相對濕度為60％時，負載胺基氧化硅氣

4、凝膠的CO2吸附量可達1.85mmol/g（25℃）；當CO2分壓為1KPa時，其對干燥CO2的吸附量可達1.28mmol/g（25℃）；吸附完成后可在100℃的N2氣氛下于30min內(nèi)充分脫附；在干燥條件下經(jīng)歷9次循環(huán)吸脫附后，其CO2吸附量未出現(xiàn)下降；其吸附熱約為93.8KJ/mol，比熱容約為1.23J/g·K?？梢姡苽涞呢撦d胺基氧化硅氣凝膠能耗低、吸附選擇性好、低分壓 CO2吸附量大、吸脫附速率快、脫附條件溫和、循環(huán)吸脫附性能