负载型氨基酸离子液体的制备及其对二氧化碳的吸附性能

引用本文: 杨刚胜, 曾淦宁, 赵强, 陈徐, 陈盛积, 艾宁. 负载型氨基酸离子液体的制备及其对二氧化碳的吸附性能[J]. 燃料化学学报, 2016, 44(1): 106-112. shu

Citation: YANG Gang-sheng, ZENG Gan-ning, ZHAO Qiang, CHEN Xu, CHEN Sheng-ji, AI Ning. Preparation of silica gel supported amino acid ionic liquids and their performance capacity towards carbon dioxide[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology, 2016, 44(1): 106-112. shu

负载型氨基酸离子液体的制备及其对二氧化碳的吸附性能

杨刚胜 ^1,2, ,
曾淦宁 ^3, ,
赵强 ^1, ,
陈徐 ^3, ,
陈盛积 ^1, ,
艾宁 ^{1,2,*,
,}

1.
浙江工业大学化学工程学院, 浙江杭州 310014
2.
浙江省生物燃料利用技术研究重点实验室, 浙江杭州 310014
3.
浙江工业大学海洋学院, 浙江杭州 310014

通讯作者: 艾宁, Tel:0571-88320870, E-mail:aining@zjut.edu.cn

基金项目:
浙江省科技厅公益项目 2013C33005

摘要: 采用浸渍蒸发法将四甲基铵甘氨酸([N₁₁₁₁][Gly]) 和四甲基铵赖氨酸([N₁₁₁₁][Lys]) 两种离子液体分别负载到硅胶(SG) 表面, 利用EA、TGA、BET和FT-IR等技术对所得到的吸附剂进行表征, 考察了离子液体种类、离子液体负载量和温度等条件对其CO₂吸附性能的影响。结果表明, 离子液体成功负载到硅胶表面, 所制得的负载型氨基酸离子液体对二氧化碳具有良好的吸附性能。在所考察的温度范围(303.15-323.15 K) 内, 温度越高, 平衡吸附量越小; 在负载量为10%-60%, 随着负载量的增加, 平衡吸附量先增加后减小。对于[N₁₁₁₁][Gly]/SG, 当负载量为22.4%(质量分数)、吸附温度为30 ℃、压力为0.1 MPa时, 二氧化碳的平衡吸附量可达到41 mg/g (相对于1 mol AAILs吸附0.62 mol CO₂), 而且, 吸附20 min即可达到平衡吸附量的90%。吸附剂在循环使用六次之后, 其结构与性能均保持良好。

关键词:

English

Preparation of silica gel supported amino acid ionic liquids and their performance capacity towards carbon dioxide

1.
College of Chemical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China
2.
Zhejiang Province Key Laboratory of Biofuel, Hangzhou 310014, China
3.
Ocean College, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

Corresponding author: AI Ning, Tel:0571-88320870, E-mail:aining@zjut.edu.cn

Received Date: 24 July 2015
Revised Date: 29 September 2015
Fund Project:
The project was supported by the Public Welfare Project of Science and Technology Department of Zhejiang Province

Abstract: Two amino acid ionic liquids (AAILs), viz., tetramethyl ammonium glycinate ([N₁₁₁₁][Gly]) and tetramethyl ammonium lysine ([N₁₁₁₁][Lys]) were supported on porous silica gel through impregnation evaporation method and used as the adsorbents for carbon dioxide. They were characterized by elemental analysis (EA), thermogravimetric analysis (TGA), nitrogen physisorption and Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy; the effects of AAIL type, loading and temperature on their adsorption capacity towards carbon dioxide were investigated. The results illustrate that AAILs are successfully immobilized into the porous silica gel and the supported sorbents exhibit excellent performance towards carbon dioxide, i.e. fast adsorption rate and high capacity. At 303.15-323.15 K, the adsorption capacity reduces with the increase of temperature, whereas there is a optimal loading of ionic liquids to get highest adsorption capacity towards carbon dioxide. Under 30 ℃ and 0.1 MPa, the [N₁₁₁₁][Gly]/SG adsorbent with a [N₁₁₁₁][Gly] loading of 22.4% exhibits the highest CO₂ capture capacity, i.e. 41 mg/g, equivalent to 0.62 mol CO₂ per mol AAILs; moreover, 90% of the equilibrium adsorption amount can be achieved in 20 min. Furthermore, no obvious decrease in the adsorption capacity is observed after recycling for six times.

Key words:

CO₂是大气中最主要的温室气体之一，由于资源与能源大幅度消耗，导致全球CO₂含量急剧增加。燃煤电厂烟道气是CO₂长期、稳定、集中的排放源，捕集回收其中的CO₂是最直接有效的减排方法^{[1, 2]}。目前，工业上广泛应用的CO₂捕集方法有醇胺法和碱液吸收法，但存在溶剂损失大、腐蚀性严重、再生能耗高等问题^[3]。离子液体(ILs) 具有热稳定性好、蒸气压低和结构可设计性等优点，已成为极具发展潜力的CO₂吸收溶剂。研究人员发现，胺基改性离子液体具有很好的CO₂吸收效果，是一类极具应用前景的功能型离子液体^[4-6]。但是，高黏度导致传质效率低和吸收速率慢，是阻碍其工业化应用的主要问题。负载和共混是两种克服黏度影响的有效方法^{[7, 8]}。

为克服黏度大、吸收速率慢的缺点，如将离子液体负载到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 微球上^[9-11]、聚四氟乙烯上^[12]、多孔硅胶表面^[13-15]、活性炭(AC)^[16]等多孔材料上；也有将有机胺负载到MCM-41上^{[17, 18]}、多孔硅胶表面^[19]。这些制备的吸附剂兼具功能化离子液体和多孔载体的优点，离子液体在多孔材料上得到了很好的分散，增加了离子液体与CO₂的接触面积，规避了功能化离子液体高黏度的缺点，既提高了反应速率，又减少了离子液体的用量。负载型离子液体应用于CO₂分离的系统研究报道相对较少，探索负载型离子液体的结构与CO₂性质之间的微观作用机理很有研究价值。

氨基酸离子液体(AAILs) 是由常见的天然物衍生的离子液体，具有氨基酸来源广泛、功能化基团丰富、不易挥发、低毒可生物降解、价格低廉、易于制备等优点，是一种有潜力的CO₂吸收剂^[20-22]。但AAILs黏度较高，吸附速率慢，显著限制了其进一步工业应用。研究选择四甲基铵甘氨酸([N₁₁₁₁][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N₁₁₁₁][Lys]) 两种离子液体，采用浸渍蒸发法将两种离子液体分别负载到硅胶表面，制备得到负载型氨基酸离子液体。利用TGA、EA、BET、FT-IR等技术对吸附剂进行表征。考察了温度、负载量等因素对CO₂吸附性能的影响，并考察了再生及循环利用的变化规律。

1 实验部分

1.1 实验原料

四甲基铵甘氨酸盐([N₁₁₁₁][Gly]，纯度>99%) 购自中国科学院兰州化学物理研究所；四甲基铵甘氨酸盐([N₁₁₁₁][Lys]，纯度>97%) 购自上海成捷化学有限公司；硅胶(Silica gel，SG) 购自青岛海洋化工有限公司。

1.2 吸附剂的制备

以硅胶为载体，无水乙醇为分散剂，采用浸渍蒸发法^[21]将四甲基铵甘氨酸([N₁₁₁₁][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N₁₁₁₁][Lys]) 两种离子液体分别负载到硅胶表面。

硅胶预先在400 ℃下活化4 h，离子液体预先在70 ℃下真空干燥48 h；取一定量离子液体溶于30 mL无水乙醇中，30 ℃下恒温振荡15 min；按离子液体质量分数为10%、20%、30%、40%、50%、60%的配比加入一定质量的硅胶，将所得混合物于30 ℃下恒温振荡12 h；将充分混合后的混合物于70 ℃下真空旋转蒸发1 h；所得粉末在70 ℃下真空干燥48 h，所得即为负载型离子液体复合材料，保存于真空干燥器中备用。

1.3 吸附剂的表征

采用元素分析仪(Vario Macro Cube型，德国)、热重分析仪(TG209F3型，德国) 测定离子液体的实际负载量。

采用全自动氮吸附比表面仪(3H-2000PS1/2型，贝士德仪器科技有限公司) 测定样品的比表面积、孔容及孔径。操作条件为：测试前将样品在80 ℃下真空脱气12 h，然后在液氮温度(77.3 K) 下进行比表面积和孔结构测试。样品的比表面积由BET多点法模型计算确定，孔容、孔径根据BJH脱附模型计算确定。

采用傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet 6700型，美国热电尼高力公司) 测定样品的表面官能团信息。扫描条件: KBr压片，分辨率4 cm^-1，4 000-400 cm^-1扫描。

1.4 TG分析及CO₂吸附性能实验

采用热重分析仪(TG209F3型，德国) 测定负载离子液体的热稳定性、实际负载量^[23]及CO₂吸脱附过程。吸附剂的热稳定性及实际负载量测试程序为：将一定量吸附剂置于热重分析仪样品池内，以10 ℃/min的升温速率升至80 ℃，在80 ℃下恒温30 min，去除样品中的水及杂质气体，此时样品的质量为m₁。然后，以10 ℃/min的升温速率升至700 ℃，此过程样品质量的变化量即为离子液体的质量，此时样品的剩余质量为m₂。则离子液体的实际负载量为(m₁-m₂)/m₁。全过程通入高纯N₂，气体流量为40 mL/min。

采用热重法^[24]测定负载型离子液体复合材料对CO₂的吸附性能。测试程序为：将一定量吸附剂置于热重分析仪样品池内，以10 ℃/min的升温速率升至80 ℃，当温度达到80 ℃后恒温30 min，去除样品中的水及杂质气体。然后，以10 ℃/min的降温速率降至CO₂的吸附温度，然后恒温30 min，此过程通入高纯N₂，气体流量为30 mL/min。此后，进入复合材料吸附CO₂过程，气体切换为纯CO₂，气体压力为0.1 MPa，气体流量为50 mL/min，恒温90 min。根据前期实验发现，60 min之后，质量波动为-1%-3%，可以认为90 min后样品质量的变化量即为复合材料对CO₂的平衡吸附量。吸附过程结束后，进入复合材料对CO₂的解吸过程。将CO₂切换成高纯N₂，以10 ℃/min的升温速率升至80 ℃，恒温30 min。重复上述复合材料吸附CO₂过程和脱附CO₂过程，考察复合材料多次循环吸附和脱附CO₂的再生性能。

2 结果与讨论

2.1 负载型离子液体(ILs/SG) 的表征

2.2 离子液体负载量对CO₂吸附性能的影响

图 3为30 ℃、CO₂压力为0.1 MPa、CO₂进气流量为50 mL/min、吸附时间为90 min的条件下，考察了[N₁₁₁₁][Gly]负载量对CO₂吸附效果的影响。30 ℃下，[N₁₁₁₁][Gly]实际负载量为22.4%(质量分数) 时，20 min内对CO₂的吸附量为36.7 mg CO₂/g sorbent (0.56 mol CO₂/mol AAILs) 达到平衡吸附量的90%。30 ℃下[N₁₁₁₁][Lys]实际负载量为8.6%(质量分数) 时，20 min内对CO₂的吸附量为18.5 mg CO₂/g sorbent (1.1 mol CO₂/mol AAILs) 达到平衡吸附量的88%。当离子液体的实际负载量大于50%，吸附剂成黏稠状，载体的表面由离子液体覆盖，比表面积变的非常小，吸附速率明显降低，90 min未达到吸附平衡，吸附效果大幅度下降。可见，此类负载方式具备克服离子液体高黏性的优势，能够显著缩短吸附平衡时间、提高吸附速率。

图 3 [N₁₁₁₁][Gly]/SG的离子液体负载量对CO₂吸附效果的影响 Figure 3. CO₂ adsorption of [N₁₁₁₁][Gly]/SG sorbents with different ionic liquid loadings

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图 4为温度、负载量对CO₂吸附效果的影响。

图 4 温度、离子液体负载量对CO₂吸附量的影响 Figure 4. CO₂ adsorption capacities of the sorbents with various ionic liquid loadings at different temperatures

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由图 3、图 4可知，相同吸附温度下，随负载量的增加，离子液体对CO₂吸附量呈现先增加后减小的趋势。对于[N₁₁₁₁][Gly]/SG吸附剂，由图 4(a)可知，当离子液体负载量为0-22.4%时，随负载量的增加，载体的表面不断被离子液体占据，吸附剂中氨基密度提高，吸附活性位增多，化学吸附作用占主导，CO₂的吸附效果不断增强。当离子液体的负载量为22.4%时最利于CO₂吸附，可能此时离子液体比较均匀地分散在硅胶表面，CO₂与表面层离子液体的反应及在薄膜中的扩散速率均达到最大，故CO₂吸附效果最好。当离子液体负载量达到44.5%时，吸附剂成黏稠状，此时硅胶的比表面积急剧下降到23.5 m²/g，硅胶的大部分孔道被堵塞，离子液体在硅胶表面大量沉积，逐渐形成了离子液体包裹载体的状态，CO₂的吸附效果下降。可能是由于离子液体的高黏度，CO₂仅与表面层的离子液体反应，CO₂在离子液体薄膜层扩散困难，与CO₂反应的氨基活性位点减少；另一方面, 可能是部分过量离子液体包裹在硅胶颗粒的外表面造成吸附剂颗粒团聚，覆盖部分氨基活性位，不利于吸附量的进一步提高。

2.3 温度对CO₂吸附性能的影响

温度是影响气体吸附过程的重要参数，升高温度可以提高吸附速率、改变平衡吸附量。图 5为温度对负载型离子液体吸附剂吸附效果的影响。由图 4、图 5可知，在负载量较低时，温度对平衡吸附量影响较大，吸附剂的平衡吸附量随着温度升高而迅速下降，该吸附反应为放热反应，热力学因素起主要作用；在负载量较高时，离子液体逐渐包裹载体，由于离子液体高黏度的特点，导致传质困难，吸附速率变慢，动力学因素起主要作用。

图 5 温度对吸附剂平衡吸附量的影响 Figure 5. Equilibrium adsorption capacities of various absorbent towards CO₂ at different temperatures

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表 3为CO₂气体压力在0.1 MPa下，不同吸附剂CO₂吸附性能对比，通过对比可以发现，在功能化离子液体中，氨基是实际的CO₂吸活性位点^[6]，含有的氨基数目是影响其CO₂吸收能力的主要因素，离子液体中氨基含量越高，其吸附CO₂的能力越强。氨基酸离子液体相比于咪唑类氨基功能化离子液体，制备简单、原料来源丰富、具有较好的CO₂吸附效果，制备的[N₁₁₁₁][Gly]/SG和[N₁₁₁₁][Lys]/SG吸附剂具有一定的优势。

表 3 不同吸附剂CO₂吸附性能对比 Table 3. Comparison of different adsorbents in their adsorption performance towards CO₂

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Support	Ionic liquid	Number of amino	Loading w/%	t/℃	C_s^a/(mg·g^-1)	C_s^b(mol ratio)	Ref.
SG	[N₁₁₁₁][Gly]	1	22.4	30	41	0.62	this work
SG	[N₁₁₁₁][Lys]	2	8.6	30	21	1.22	this work
SG	[NH₃P-mim][BF₄]	1	39.3	30	-	0.3	[15]
SG	[AEMP][Gly]	3	20	30	-	1.5	[23]
SG	[apaeP₄₄₄][Gly]	3	32.4	25	72.6	1.29	[14]
SG	[apaeP₄₄₄][Lys]	4	32.4	25	82.3	1.73	[14]
Al₂O₃	[MEA]L	1	20	30	1.32	-	[16]
AC	[NH₃P-mim][BF₄]	1	20	30	2.77	-	[16]
PAI	[BMIM][Tf₂N]	0	13.4	35	10.12	-	[25]
Sepiolite	[Bmim][BF₄]	1	13	0	19.2	-	[26]
PMMA	[EMIM][Lys]	2	48.7	40	73.48	0.87	[27]
PMMA	[EMIM][Gly]	1	48.7	40	67.32	0.49	[27]
note: C_s^a: CO₂ adsorption capacity (mg CO₂/g sorbent); C_s^b: CO₂ adsorption capacity (mol CO₂/mol AAILs)

表 3 不同吸附剂CO₂吸附性能对比
Table 3. Comparison of different adsorbents in their adsorption performance towards CO₂

2.4 CO₂多次吸附实验

吸附剂的循环使用及再生一直是工业过程中研究的重点，吸附剂的循环使用性也是评价吸附剂好坏的重要参数。图 6为负载量22.4%的[N₁₁₁₁][Gly]/SG吸附剂的CO₂吸附脱附循环实验。

图 6 [N₁₁₁₁][Gly]/SG吸附剂的质量和温度随时间的变化 Figure 6. TGA mass and temperature curves against time for [N₁₁₁₁][Gly]/SG sorbent

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在循环使用六次的条件下，由图 6可知，吸附剂的平衡吸附量基本保持不变，显示了良好的吸附效果和重复使用性。

2.1.4 TG表征

图 2为[N₁₁₁₁][Gly]/SG的TG和DTG曲线。由图 2可知，负载离子液体出现了两个较为明显的失重平台。第一阶段为30-105 ℃，共失重4.5%，这个阶段的失重主要来自于吸附在样品上的水分和CO₂。可见吸附剂易吸水及CO₂；第二个阶段为105-700 ℃，共失重21%，此阶段的失重来自于离子液体的分解。在185 ℃时，质量损失在5%左右，明显高于本研究的脱附温度(80 ℃)，由此可见热稳定性良好。

图 2 [N₁₁₁₁][Gly]/SG的TG和DTG曲线 Figure 2. TG and DTG curves of [N₁₁₁₁][Gly]/SG

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2.1.3 FT-IR表征

图 1为[N₁₁₁₁][Gly]离子液体负载前后、吸附剂再生后的红外光谱谱图。由图 1可知，负载离子液体前后硅胶表面吸收峰发生了较为明显的变化。负载后新增了特征吸收峰，947、1 417、3 020 cm^-1处归属于-COOH的特征吸收，1 489 cm^-1处归属于C-H键的特征吸收；1 100、3 300 cm^-1处归属于-NH₂的特征吸收，但由于此吸收峰与硅胶的吸收峰重叠，所以出现了一定程度的增宽。这均表明离子液体已被成功地负载在硅胶的表面上。

图 1 [N₁₁₁₁][Gly]/SG的红外光谱谱图 Figure 1. FT-IR spectra of pure SG (a), [N₁₁₁₁][Gly]/SG (b) and [N₁₁₁₁][Gly]/SG (c) after regeneration

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2.1.2 BET比表面积

表 2为不同负载量制得吸附剂的孔结构数据。由表 2可知，硅胶的比表面积为348 m²/g，孔容为1.05 cm³/g；随着离子液体负载量的增加，所对应的吸附剂比表面积和孔容逐渐降低，平均孔径逐渐增加，这是由于微孔被堵塞，介孔保留，平均孔径随负载量的增加而增加；当氨基酸离子液体负载量超过40%时，吸附剂呈黏稠状，吸附剂的比表面积和孔容减少超过90%。说明离子液体堵塞了硅胶大部分孔道，证明离子液体已经被分散到硅胶材料的孔道中。

表 2 不同负载量制得吸附剂的结构参数 Table 2. Textual properties of the sorbents loading with different ionic liquid contents

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[N₁₁₁₁][Gly]/SG				[N₁₁₁₁][Lys]/SG
loading w/%	A_p /(m²·g^-1)	v_p /(cm³·g^-1)	d_p /nm	loading w/%	A_p /(m²·g^-1)	v_p /(cm³·g^-1)	d_p /nm
0.00	348.741 2	1.052	7.66	0.00	348.741 2	1.052	7.66
8.63	286.897 5	0.952	7.12	8.56	278.346 7	0.974	7.40
16.01	268.357 8	1.399 1	11.51	16.18	224.528	0.966 9	9.54
26.67	140.036 8	1.083 2	15.78	28.27	150.876 9	0.822 5	11.40
33.72	78.110 4	0.726 1	18.40	37.44	79.346 9	0.629 1	15.09
44.51	23.456 9	0.268 2	18.75	47.51	10.479	0.177 6	22.16
57.34	4.076 8	0.081 4	21.87	-	-	-	-

表 2 不同负载量制得吸附剂的结构参数
Table 2. Textual properties of the sorbents loading with different ionic liquid contents

2.1.1 负载量测定

离子液体负载量是CO₂固体吸附材料的一个重要影响因素。根据负载前后N元素质量分数的变化，可以确定吸附剂的实际负载量。TG法和EA法所测得的数据基本吻合，具体见表 1，这表明离子液体已成功负载到硅胶表面。

表 1 不同离子液体负载量制得吸附剂的元素组成 Table 1. Elementary composition of the sorbents loading with different ionic liquid contents

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Sample	Element content w/%			Loading w/%(EA)	Loading w/%(TG)
Sample	C	H	N	Loading w/%(EA)	Loading w/%(TG)
SG	0.09	0.738	0.04	0.00	0.00
[N₁₁₁₁][Gly]/SG=1：5	8.54	2.839	3.01	16.04	16.01
[N₁₁₁₁][Gly]/SG=1：3	13.90	4.521	5.00	26.64	26.67
[N₁₁₁₁][Lys]/SG=1：5	9.51	2.616	3.15	16.45	16.18
[N₁₁₁₁][Lys]/SG=1：3	14.72	4.234	4.88	25.48	25.27

表 1 不同离子液体负载量制得吸附剂的元素组成
Table 1. Elementary composition of the sorbents loading with different ionic liquid contents

3 结论

采用浸渍蒸发法将[N₁₁₁₁][Gly]、[N₁₁₁₁][Lys]两种氨基酸离子液体分别成功负载到硅胶表面。通过负载的方法，离子液体的高黏性得到克服，吸附速率明显提高，平衡时间明显缩短。当[N₁₁₁₁][Gly]负载量为22.4%，30 ℃、CO₂压力为0.1 MPa时，[N₁₁₁₁][Gly]/SG吸附量达到最大值41 mg CO₂/g sorbent (0.62 mol CO₂/mol AAILs)；当[N₁₁₁₁][Lys]负载量为8.6%，30 ℃、CO₂压力为0.1 MPa时，[N₁₁₁₁][Lys]/SG吸附量达到最大值21 mg CO₂/g sorbent (1.22 mol CO₂/mol AAILs)。复合吸附剂保持了离子液体高吸收量、硅胶大比表面积的优点，规避了离子液体高黏度的缺点，同时显示出良好的再生性能和稳定性。负载型氨基酸离子液体制备简单、成本低廉、吸附性能良好，是一种有潜力的CO₂吸附剂。

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图 1 [N₁₁₁₁][Gly]/SG的红外光谱谱图

Figure 1 FT-IR spectra of pure SG (a), [N₁₁₁₁][Gly]/SG (b) and [N₁₁₁₁][Gly]/SG (c) after regeneration

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图 2 [N₁₁₁₁][Gly]/SG的TG和DTG曲线

Figure 2 TG and DTG curves of [N₁₁₁₁][Gly]/SG

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图 3 [N₁₁₁₁][Gly]/SG的离子液体负载量对CO₂吸附效果的影响

Figure 3 CO₂ adsorption of [N₁₁₁₁][Gly]/SG sorbents with different ionic liquid loadings

a: 0%;b: 8.6%;c: 16%;d: 22.4%;e: 23.4%;f: 34%;g: 57.3%

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图 4 温度、离子液体负载量对CO₂吸附量的影响

Figure 4 CO₂ adsorption capacities of the sorbents with various ionic liquid loadings at different temperatures

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图 5 温度对吸附剂平衡吸附量的影响

Figure 5 Equilibrium adsorption capacities of various absorbent towards CO₂ at different temperatures

a: 16.0% [N₁₁₁₁][Gly]; b: 22.4% [N₁₁₁₁][Gly]; c: 26.7% [N₁₁₁₁][Gly];
d: 8.6% [N₁₁₁₁][Lys]; e: 16.2% [N₁₁₁₁][Lys]; f: 28.3% [N₁₁₁₁][Lys]

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图 6 [N₁₁₁₁][Gly]/SG吸附剂的质量和温度随时间的变化

Figure 6 TGA mass and temperature curves against time for [N₁₁₁₁][Gly]/SG sorbent

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表 1 不同离子液体负载量制得吸附剂的元素组成

Table 1. Elementary composition of the sorbents loading with different ionic liquid contents

Sample	Element content w/%			Loading w/%(EA)	Loading w/%(TG)
Sample	C	H	N	Loading w/%(EA)	Loading w/%(TG)
SG	0.09	0.738	0.04	0.00	0.00
[N₁₁₁₁][Gly]/SG=1：5	8.54	2.839	3.01	16.04	16.01
[N₁₁₁₁][Gly]/SG=1：3	13.90	4.521	5.00	26.64	26.67
[N₁₁₁₁][Lys]/SG=1：5	9.51	2.616	3.15	16.45	16.18
[N₁₁₁₁][Lys]/SG=1：3	14.72	4.234	4.88	25.48	25.27

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表 2 不同负载量制得吸附剂的结构参数

Table 2. Textual properties of the sorbents loading with different ionic liquid contents

[N₁₁₁₁][Gly]/SG				[N₁₁₁₁][Lys]/SG
loading w/%	A_p /(m²·g^-1)	v_p /(cm³·g^-1)	d_p /nm	loading w/%	A_p /(m²·g^-1)	v_p /(cm³·g^-1)	d_p /nm
0.00	348.741 2	1.052	7.66	0.00	348.741 2	1.052	7.66
8.63	286.897 5	0.952	7.12	8.56	278.346 7	0.974	7.40
16.01	268.357 8	1.399 1	11.51	16.18	224.528	0.966 9	9.54
26.67	140.036 8	1.083 2	15.78	28.27	150.876 9	0.822 5	11.40
33.72	78.110 4	0.726 1	18.40	37.44	79.346 9	0.629 1	15.09
44.51	23.456 9	0.268 2	18.75	47.51	10.479	0.177 6	22.16
57.34	4.076 8	0.081 4	21.87	-	-	-	-

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表 3 不同吸附剂CO₂吸附性能对比

Table 3. Comparison of different adsorbents in their adsorption performance towards CO₂

Support	Ionic liquid	Number of amino	Loading w/%	t/℃	C_s^a/(mg·g^-1)	C_s^b(mol ratio)	Ref.
SG	[N₁₁₁₁][Gly]	1	22.4	30	41	0.62	this work
SG	[N₁₁₁₁][Lys]	2	8.6	30	21	1.22	this work
SG	[NH₃P-mim][BF₄]	1	39.3	30	-	0.3	[15]
SG	[AEMP][Gly]	3	20	30	-	1.5	[23]
SG	[apaeP₄₄₄][Gly]	3	32.4	25	72.6	1.29	[14]
SG	[apaeP₄₄₄][Lys]	4	32.4	25	82.3	1.73	[14]
Al₂O₃	[MEA]L	1	20	30	1.32	-	[16]
AC	[NH₃P-mim][BF₄]	1	20	30	2.77	-	[16]
PAI	[BMIM][Tf₂N]	0	13.4	35	10.12	-	[25]
Sepiolite	[Bmim][BF₄]	1	13	0	19.2	-	[26]
PMMA	[EMIM][Lys]	2	48.7	40	73.48	0.87	[27]
PMMA	[EMIM][Gly]	1	48.7	40	67.32	0.49	[27]
note: C_s^a: CO₂ adsorption capacity (mg CO₂/g sorbent); C_s^b: CO₂ adsorption capacity (mol CO₂/mol AAILs)

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

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沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142