众所周知，导致**变暖的罪魁祸首便是大气中过高的二氧化碳(CO₂)浓度。其中，化石燃料发电厂是CO₂排放源，因此，对于燃烧后CO₂的捕集对环境保护具有重要意义。然而，化石燃料燃烧会产生其它气体杂质，如二氧化硫(SO₂)，容易使CO₂捕集材料失去选择性，从而对CO₂捕集技术的工业应用和推广提出了重大挑战。（燃煤发电厂脱硫前的烟气通常含有14%的CO₂、5%的O₂、81%的N₂、300-3000 ppm的SO_x、100-1000 ppm的NO_x和10-12%的蒸汽）。即使在脱硫后，来自燃煤发电厂的烟道气中也常常含有，其存在会大大降低胺基固体吸附剂对CO₂的吸附。

最近的研究发现，硝酸与胺基结合后，由于硝酸根的空间效应，可以**胺基对SO₂的吸附。因此，为了避免在CO₂捕集过程中SO₂的影响，浙江大学化学与生物工程学院的何奕等人通过硝酸与三亚乙基四胺(TETA)简单中和，结合介孔二氧化硅，开发了一种新型的聚胺基质子离子液体(PBPILs)功能化介孔二氧化硅吸附剂，利用硝酸根的立体效应减少SO₂对胺的亲和力，形成三乙基铵硝酸盐((TETA)[NO₃])，以制备功能化吸附剂SBA-15。为了进一步降低黏度和扩散阻力，研究者将PBPILs浸渍到SBA-15中，得到了吸附速率高、吸附容量大、可回收的混合材料。

图1. 吸附实验原理图：(1) N₂；(2)CO₂；(3) NO；(4) SO₂；(5) 质量流量计；(6) 混合槽；(7) 水浴水壶；(8) 泡沫瓶；(9) 电加热器；(10) 吸附剂；(11) 热电偶；(12) PID控制器；(13) 气相色谱仪；(14) 废气收集装置

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

在本研究中，作者通过多组分(SO₂/CO₂/N₂)吸附实验，评估了硝酸盐离子液体对CO₂和SO₂混合吸附剂亲和力的影响。在500 ppmSO₂下的动态CO₂吸附/解吸实验表明，含硝酸盐的吸附剂的CO₂吸附能力在11个吸附/解吸循环后几乎保持不变，但不含硝酸盐的吸附剂的吸附能力降低了50.9%。

图2. S15-50TETA和S15-50[TETA][NO₃]在500 ppm SO₂, 15% CO₂下的循环再生能力（用N₂蒸汽在313 K时平衡吸附N₂和373 K时的脱附条件30分钟）

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

虽然[TETA][NO₃]硝酸盐在含硝酸盐吸附剂中占有一个胺基位置，但含硝酸盐的吸附剂对CO₂的初始吸附能力要大于不含硝酸盐的吸附剂。这种吸附能力的差异可能是因为硝酸盐通过额外的范德华相互作用与CO₂结合。此外，通过循环吸附及再生实验，考察了混合气体吸附剂在模拟烟道气条件下的长期使用性能，实验结果表明，[TETA][NO₃]硝酸盐具有良好的再生能力和稳定性，且吸附能力几乎不受影响。

图3. (a)S15-50TETA, S15-50TETA-SO₂,S15-50TETA-11 cycles和(b)S15-50[TETA][NO₃], S15-50[TETA][NO₃]-SO₂,S15-50TETA-11 cycles的FT-IR光谱图和吸收峰位置

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

通过不同的物理表征方法，研究者还考察了混合吸附剂在循环实验前后的结构变化。傅立叶变换红外光谱(FT-IR)表明：硝酸盐能**胺基与SO₂的反应，防止了磺胺类化合物的形成。此外，通过密度泛函理论(DFT)计算研究了硝酸根掺杂对混合吸附剂抗SO₂干扰影响的机理。结果表明，将硝酸盐引入TETA后，SO₂与仲胺-N(2)H之间的结合能和净电荷转移量分别降低了6.3%和22.1%。

图4. 优化SO₂与TETA(a, b)和[TETA][NO₃](c,d, e)中胺基的相互作用构型及结合能（灰色: C; 红色: O;蓝色: N; 白色: H; 黄色: S）

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

图5. S15-50[TETA][NO₃]在SO₂为150 ppm、NO为150 ppm、RH为100%、CO₂为15%、N₂为313 K、N₂蒸汽为373 K、脱附30 min时的CO₂捕集再生性能

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

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