全球人為因素產生的溫室氣體主要有CO2?CH4?O3 等，而作為溫室氣體的主要氣體，CO2 的排放量也是逐年增多。全球溫室氣體的年總排放量為430億t，其中CO2 氣體年排放量為235億t[1]。我國CO2 氣體排放量較大，目前在世界上居第2位，但是由于回收措施不力，使CO2 大量排放到大氣中。這不但加劇全球溫室效應，而且還致使碳資源的嚴重浪費[2，3]。因此，控制和減少CO2 的排放尤為重要[4]。在CO2 減排和回收利用過程中，CO2 的 全球人為因素產生的溫室氣體主要有CO2?CH4?O3 等，而作為溫室氣體的主要氣體，CO2 的排放量也是逐年增多。全球溫室氣體的年總排放量為430億t，其中CO2 氣體年排放量為235億t[1]。我國CO2 氣體排放量較大，目前在世界上居第2位，但是由于回收措施不力，使CO2 大量排放到大氣中。這不但加劇全球溫室效應，而且還致使碳資源的嚴重浪費[2，3]。因此，控制和減少CO2 的排放尤為重要[4]。在CO2 減排和回收利用過程中，CO2 的富集過程是必不可少的一環[5，6]。
目前，CO2 富集常用的方法主要有物理吸收法?化學吸收法?吸附法?膜分離法等[7]。在吸附法中，由于介孔材料具有很好的結構性能?較好的水熱穩定性?穩定的骨架結構?易于修飾的內表面等優點受到學者的廣泛關注[8-10]。Yue等[9]采用含有模板劑P123的SBA-15原粉作為載體提高有機胺的分散狀態，并采用TEPA和醇胺混合負載，來增加固體吸附劑的表面羥基濃度，進一步提高了對CO2 的吸附能力。劉之琳等[10]考察了不同胺基修飾MCM-41對CO2 吸附性能和熱穩定性的研究，得出TEPA改性的MCM-41的吸附容量最大，達到2.7mmol/g。李勇等[11]采用二次嫁接的方法對SBA-15進行了胺基修飾，得到的材料吸附量達到1.72mmol/g。以上研究取得了較大進步，但距工業化應用的要求還相距甚遠[12]。本文利用擴孔劑對介孔材料擴孔，提高比表面積，然后用TEPA和TETA來改性，研究兩種改性劑改性后的擴孔與未擴孔吸附材料在60℃下對二氧化碳吸附性能的影響，并研究吸附材料的循環吸附脫附性，為實際應用提供科學依據。
1 實驗部分
1.1 試 劑
聚(乙二醇)-聚(丙二醇)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物(P123)，AR;1，3，5-三甲苯(TMB)，CP;正硅酸乙酯(TEOS)，AR;三乙烯四胺，CP;四乙烯五胺，CP;實驗用氣體為CO2 (99.999%) 和N2(99.999%)的混合氣體，其中CO2 的體積分數為15%。
1.2 儀 器
電子天平(奧豪斯儀器(上海)有限公司);電熱恒溫鼓風干燥箱(上海精宏實驗設備有限公司);數顯恒溫攪拌機(上海標本模型廠);比表面測定儀(日本BusinessforEnjoyingLife公司);元素分析儀(美國Perkin-Elmer公司)。
1.3 二氧化碳吸附材料的制備
1.3.1 未擴孔SBA-15的制備
稱取4gP123溶于150mL(1.6mol/L)HCl，攪拌速度350r/min，溫度25℃水浴加熱，待溶液清澈透明后，溫度調為40℃在快速攪拌(450r/min)下加入9mLTEOS，滴加速度控制在6~9s/滴，滴完后繼續攪拌24h，快速轉移到聚四氟乙烯高壓反應釜，在100℃下晶化24h，真空抽濾，烘干得白色粉末即為SBA-15。
1.3.2 擴孔SBA-15的制備
稱取4gP123溶于150mL(1.6mol/L)HCl，溫度25℃水浴加熱，攪拌速度350r/min，待溶液清澈透明后，溫度調為40℃在快速攪拌(450r/min)下加入1mLTMB滴加速度控制在6~9s/滴攪拌6h，加入9mLTEOS，滴加速度控制在6~9s/滴，滴完后繼續攪拌24h，快速轉移到聚四氟乙烯高壓反應釜，在100℃下晶化24h，真空抽濾，烘干得白色粉末即為擴孔SBA-15記做SBA-15k。
1.3.3 吸附材料的改性
采用浸漬法對介孔材料SBA-15和SBA-15k進行改性，改性劑分別為TETA和TEPA。具體步驟如下:在溫室條件下，將一定量的TEPA或者TETA溶于50mL乙醇中，攪拌30min后加入500mgSBA-15。繼續攪拌6h后，在80℃下水浴蒸發處理去除溶劑中的乙醇。最后將得到的樣品置于通風干燥箱中，100℃下干燥3h。冷卻后所得樣品即為胺基功能化SBA-15的材料，分別記做SBA-15(P)和SBA-15(T)。最終制得質量分數為20%?30%?35%?40%?50%的改性材料記做SBA-15(T/P)-M。例如TETA質量分數為20%，表示為SBA-15(T)-20。用同樣的方法對SBA-15k進行改性，制得SBA-15k(T/P)-M。
1.4 材料的吸附與脫附性能
1.4.1 TGA法測定吸附性能
樣品材料的CO2 吸附性能采用差示掃描量熱熱重儀DSC-TGA法進行測定。測定前，先將一定量的樣品材料在N2(20mL/min)環境中加熱再生至恒重(以10℃ /min升溫至120℃ 保溫)然后降溫到60℃通入混合氣體CO2/N2(CO2 的濃度為15%，體積比)使樣品材料至恒重。1.4.2 材料脫附性能測定將上術吸附飽和的材料在N2(20mL/min)環境中以10℃ /min的升溫速率加熱到100℃下進行脫附，使樣品材料至恒重。然后在60℃下進行吸附，如此進行循環一定次數。
1.5 材料的表征
1.5.1 氮氣物理吸附脫附
利用惰性氣體(一般為氮氣或者氬氣)物理吸附脫附的方法是最常用?最有效的表征介孔材料的方法之一。通過吸附質分子(氮氣分子)與吸附劑(介孔材料)之間的范德瓦爾斯力形成物理吸附脫附等溫線，根據等溫線信息(如形狀)分析材料的孔結構信息?孔道連接情況等信息，計算孔徑分布等。將樣品在100℃下真空脫氣處理8h后，以氮氣為吸附質，在液氮溫度下進行吸附測試，根據吸附等溫線吸附分支，采用BET法計算比表面積，采用BJH法計算介孔孔體積和孔徑分布。
1.5.2 元素分析法
元素分析法用于樣品中有機元素定量分析，在純氧環境下將樣品燃燒或者在惰性環境氣體(氫氣或者氦氣)中高溫裂解，樣品中的C?H?N?S?O轉化為CO2?H2O?N2?SO2 或CO等，然后通過色譜柱分離進行熱導檢測相應的濃度，從而測得樣品中相應有機元素含量。具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。
根據樣品中元素的豐度，在保證樣品可被完全燃燒的前提下，稱取適量的樣品保證信號在儀器的檢測限內測定樣品中C?N?H元素含量，測定模式為CHN模式。
