氨基功能化气相二氧化硅材料的制备及其吸附二氧化碳性能研究
收稿日期: 2023-04-14
网络出版日期: 2024-02-06
基金资助
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DUT22LAB602)
Preparation of amine-functionalized fumed SiO2 materials and their performance for CO2 adsorption
Received date: 2023-04-14
Online published: 2024-02-06
采用等体积浸渍法制备了一系列不同聚乙烯亚胺（PEI）负载量的气相SiO2作为CO2吸附剂。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）、红外光谱仪（FT-IR）和氮气物理吸附仪对吸附剂的组成结构、PEI实际负载量及热稳定性进行了表征。研究了PEI相对分子质量及负载量、环境温度对吸附剂吸附CO2性能的影响，发现当PEI的相对分子质量为600、负载量为50%（质量分数）、温度为100 ℃时，50%-PEI（600）-SiO2吸附剂对CO2的吸附性能最优，吸附量可以达到130.6 mg/g，且在5次循环后性能损失仅为4.8%，表现出了优异的循环性能。同时，该吸附剂成本低廉，在锂电池热失控烟气中CO2吸附方面具有较好的应用前景。
李阳 , 娄飞健 , 隋鑫 , 李克艳 , 刘飞 , 郭新闻 . 氨基功能化气相二氧化硅材料的制备及其吸附二氧化碳性能研究[J]. 无机盐工业, 2024 , 56(2) : 38 -43 . DOI: 10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0214
A series of fumed silica materials with different polyethyleneimine（PEI） loadings as CO2 adsorbents were prepared by using the equal-volume impregnation method.The composition，structure，actual loading amount of PEI，and thermal stability of the adsorbents were characterized by X-ray diffraction（XRD），scanning electron microscopy（SEM），thermogravimetric analysis（TGA），Fourier-transform infrared spectroscopy（FT-IR），and nitrogen physical adsorption measurements.The effects of PEI relative molecular weight，loading amount，and environmental temperature on the CO2 adsorption performance of the adsorbents were investigated.It was found that the 50%-PEI（600）-SiO2 adsorbent exhibited the best CO2 adsorption performance at 100 ℃，with a maximum adsorption capacity of 130.6 mg/g when the relative molecular weight of PEI was 600 and the loading amount was 50%（mass fraction）.Furthermore，the adsorbent showed excellent cyclic performance，with only 4.8% performance loss after 5 cycles.The adsorbent was cost-effective and held great potential for application in CO2 capture from thermal runaway flue gases of lithium-ion batteries.
| 1 | 范庆科，孟庆华，罗凤钰.汽车锂电池正极材料的制备与性能研究［J］.无机盐工业，2021，53（1）：44-49. |
| FAN Qingke， MENG Qinghua， LUO Fengyu.Study on preparation and properties of cathode materials for vehicle lithium battery［J］.Inorganic Chemicals Industry，2021，53（1）：44-49. | |
| 2 | 况新亮，刘垂祥，熊朋.锂离子电池产业分析及市场展望［J］.无机盐工业，2022，54（8）：12-19，32. |
| KUANG Xinliang， LIU Chuixiang， XIONG Peng.Industry analysis and market prospect of lithium ion battery［J］.Inorganic Chemicals Industry，2022，54（8）：12-19，32. | |
| 3 | 张青松，包防卫，牛江昊.环境压力对锂电池热失控产气及爆炸风险的影响［J］.储能科学与技术，2023，12（7）：2263-2270. |
| ZHANG Qingsong， BAO Fangwei， NIU Jianghao.Risk analysis method of thermal runaway gas explosion in lithium-ion batteries［J］.Energy Storage Science and Technology，2023，12（7）：2263-2270. | |
| 4 | 胡棋威，乔昕，刘飞，等.船用锂电池热失控危害与防控对策研究［J］.船电技术，2022，42（6）：28-31. |
| HU Qiwei， QIAO Xin， LIU Fei，et al.Study on thermal runaway hazard and prevention countermeasures of marine lithium batteri-es［J］.Marine Electric & Electronic Engineering，2022，42（6）：28-31. | |
| 5 | 段成，杨川箬，金君素，等.负载固体胺的多孔聚酯对CO2的吸附［J］.中国电机工程学报，2021，41（18）：6292-6302. |
| DUAN Cheng， YANG Chuanruo， JIN Junsu，et al.CO2 adsorption by porous polyester with soild amine［J］.Proceedings of the CSEE，2021，41（18）：6292-6302. | |
| 6 | 郭伟，石涵，袁标.无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展［J］.无机盐工业，2021，53（12）：29-34，42. |
| GUO Wei， SHI Han， YUAN Biao.Research progress of inorganic solid adsorbents in carbon dioxide capture［J］.Inorganic Chemicals Industry，2021，53（12）：29-34，42. | |
| 7 | SON W J， CHOI J S， AHN W S.Adsorptive removal of carbon dioxide using polyethyleneimine-loaded mesoporous silica materi als［J］.Microporous and Mesoporous Materials，2008，113（1/2/3）：31-40. |
| 8 | KISHOR R， GHOSHAL A K.High molecular weight polyethyleneimine functionalized three dimensional mesoporous silica for regenerable CO2 separation［J］.Chemical Engineering Journal，2016，300：236-244. |
| 9 | 赵培玉.胺功能化吸附剂的制备及其对二氧化碳吸附性能研究［D］.太原：太原理工大学，2020. |
| ZHAO Peiyu.Study on preparation of amine-functionalized adsorbents and its CO2 adsorption properties［D］.Taiyuan：Taiyuan University of Technology，2020. | |
| 10 | 吴春蕾，段先健，王跃林.气相二氧化硅标准发展及解析［J］.有机硅材料，2020，34（1）：74-78. |
| WU Chunlei， DUAN Xianjian， WANG Yuelin.Development and analysis of standardization of fumed silicaand its interpretation［J］.Silicone Material，2020，34（1）：74-78. | |
| 11 | 修昊，段先健，张婷婷，等.气相二氧化硅物理吸附水测定及与表面硅羟基含量之间关系［J］.高分子材料科学与工程，2021，37（1）：102-108，149. |
| XIU Hao， DUAN Xianjian， ZHANG Tingting，et al.Determination of physical adsorption water of fumed silica and its relationship with surface silanol concentration［J］.Polymer Materials Science & Engineering，2021，37（1）：102-108，149. | |
| 12 | KISHOR R， GHOSHAL A K.Polyethylenimine functionalized As-synthesized KIT-6 adsorbent for highly CO2/N2 selective separation［J］.Energy & Fuels，2016，30（11）：9635-9644. |
| 13 | TANTHANA J， CHUANG S S C. In situ infrared study of the role of PEG in stabilizing silica-supported amines for CO2 capture［J］.ChemSusChem，2010，3（8）：957-964. |
| 14 | ZHAI Yuxin， CHUANG S S C.The nature of adsorbed carbon dioxide on immobilized amines during carbon dioxide capture from air and simulated flue gas［J］.Energy Technology，2017，5（3）：510-519. |
| 15 | 韩静香，佘利娟，翟立新，等.化学沉淀法制备纳米二氧化硅［J］.硅酸盐通报，2010，29（3）：681-685. |
| HAN Jingxiang， SHE Lijuan， ZHAI Lixin，et al.Preparation of nanometer SiO2 by chemical precipitation［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2010，29（3）：681-685. |
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