双功能离子液体的合成及二氧化碳捕集性能

doi:10.7503/cjcu20170117

高等学校化学学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (9): 1578.doi: 10.7503/cjcu20170117

双功能离子液体的合成及二氧化碳捕集性能

孙丽伟, 骆静宜, 唐韶坤()

天津大学化工学院, 绿色合成与转化教育部重点实验室,天津化学化工协同创新中心, 天津 300072

收稿日期:2017-02-25 出版日期:2017-09-10 发布日期:2017-06-12
作者简介:联系人简介: 唐韶坤, 女, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事功能材料的合成与应用研究. E-mail: shktang@tju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21328601)资助

Synthesis of Dual-functionalized Ionic Liquid and Application in CO₂ Absorption^†

SUN Liwei, LUO Jingyi, TANG Shaokun^*()

Key Laboratory for Green Chemical Technology of Ministry of Education, School of Chemical Engineering & Technology, Collaborative Innovation Center of Chemical Center of Chemical Science and Engineering(Tianjin), Tianjin University, Tianjin 300072, China

Received:2017-02-25 Online:2017-09-10 Published:2017-06-12
Contact: TANG Shaokun E-mail:shktang@tju.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21328601)

摘要/Abstract

摘要：

采用两步法合成了新型功能化离子液体1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑甘氨酸([C₃O₁mim][Gly]), 并研究了其对CO₂的吸收性能. 利用核磁共振、红外光谱及热重分析等手段进行表征, 验证了该离子液体的结构, 且发现其具有较高的热稳定性. 对比单乙醇胺(MEA), 考察了[C₃O₁mim][Gly]在不同温度下对CO₂的捕集能力, 结果表明, [C₃O₁mim][Gly]在40 ℃下的吸收容量可达1.26 mol CO₂/mol IL, 远高于MEA, 这表明[C₃O₁mim][Gly]对CO₂具有良好的吸收能力, 吸收容量随着温度升高而降低. 该离子液体同时具有良好的循环稳定性, 进行5次吸收解吸操作后仍可保持较高的CO₂吸收量. 对该离子液体吸收CO₂进行了动力学研究, 结果表明, Pseudo-second-order模型能够较好地描述该吸收过程.

关键词: 离子液体, 二氧化碳, 吸收, 动力学模型

Abstract:

A new bifunctional ionic liquid was prepared, characterized and applied in the absorption and desorption of CO₂. First, 1-methoxyethyl-3-methyl imidazolium glycinate([C₃O₁mim][Gly]) was synthesized by two-step method. The molecular structure was characterized and confirmed by ¹H, ¹³C nuclear magnetic resonance(NMR) and Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy. And thermogravimetric(TG) analysis suggested that [C₃O₁mim][Gly] had good thermal stability. Then, compared to monoethanolamine(MEA), the CO₂ absorption capacity of [C₃O₁mim][Gly] was studied in the range of 25—100 ℃ at normal pressure. By computation, the CO₂ absorption capacity can reach 1.26 mol CO₂/mol IL at 40 ℃, which is greatly higher than that of monoethanolamine(0.54 mol CO₂ /mol MEA). And absorption capacity of CO₂ in [C₃O₁mim][Gly] would decrease with the increase of temperature from 40 ℃ to 100 ℃. Furthermore, the ionic liquid exhibited excellent reversibility and CO₂ absorption capacity can be maintained after 5 times of absorption-desorption circulation. Finally, the absorption kinetics of CO₂ in [C₃O₁mim][Gly] was studied at 40 ℃. And Pseudo-second-order model is good to describe CO₂ absorption in [C₃O₁mim][Gly].

Key words: Ionic liquid, Carbon dioxide, Absorption, Kinetic modeling

中图分类号:

O621.4

TrendMD:

孙丽伟, 骆静宜, 唐韶坤. 双功能离子液体的合成及二氧化碳捕集性能. 高等学校化学学报, 2017, 38(9): 1578.

SUN Liwei, LUO Jingyi, TANG Shaokun. Synthesis of Dual-functionalized Ionic Liquid and Application in CO₂ Absorption^†. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(9): 1578.

图/表 4

Fig.1 FTIR spectum of [C3O1mim][Gly]

Fig.2 TG(a) and DTG(b) curves of [C3O1mim][Gly](A) and [C3O1mim]Cl(B)

Fig.3 CO2 absorption capacity of [C3O1mim]·[Gly] and MEA vs. time at different temperaturesCO2 absorption capacity means the absorbed CO2 mol amount per mol IL.

Fig.4 Effect of [C3O1mim][Gly] reversible CO2 absorptionCO2 absorption capacity means the absorbed CO2 mol amount per mol IL.

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