开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
- 离子液体
1.1离子液体捕集二氧化碳的研究进展
近年,国际社会对二氧化碳所引起的温室效应等问题日益重视由于离子液体具有优良、独特的和易于应用的物理和化学性质,离子液体在二氧化碳的吸收,吸附和转化利用等方面的研究取得了长足进步[1]。传统的吸收二氧化碳的方法将二氧化碳置于离子液体的环境中,以以么与媳妇过将二氧化碳置于离子液体的环境中,主要通过物理吸附物理吸附的方法,利用其独特的氢键网络结构和阴离子的特殊作用来捕获和固定二氧化碳[2]。功能化离子液体是根据吸收二氧化碳的“需求特定”而设计的一类新型功能材料,既利用了功能化基团与二氧化碳的化学作用,又充分发挥单分子离子液体之间的特殊结构进一步提高了其吸收固定二氧化碳的性能。由于离子液体的几乎不挥发、热稳定性好,经过二氧化碳脱附以后离子液体仍然能够高效重复利用,克服了传统吸收方法中吸收剂与水的挥发对设备造成的腐蚀以及复杂的干燥后处理程序[3,4]。Jessop等人提出的利用特定的含氮双环结构的有机化合物,通过吸收二氧化碳以后变成一种极性的、羧酸盐阴离子的新型类离子液体,有望实现高效的二氧化碳吸收-解吸循环,还能够由此设计一类新型的以相应的离子液体为中间体的可调反应体系、通过调节体系的极性来实现催化剂、反应物或产物之间的分离[5-7]。虽然近5年来人们对功能化离子液体吸收CO2的研究又有了较大的进展,但是要真正将离子液体应用到工业过程中吸收CO2,至少面临以下几个方面的挑战:(1)与传统的醇胺水溶液等吸收剂相比,功能化离子液体的黏度和成本都较高;(2)对功能离子液体与CO2的作用机制仍需要不断丰富和完善;(3)目前功能化离子液体吸收CO2的研究条件一般都是在常温常压进行的,而烟气温度高、CO含量低,实验室研究与工业应用仍有较大的差距;(4)烟气中的H2O、O2、NOx、SO2等其他组分对CO2吸收性能的影响不可忽视。因此,持续开发新型功能离子液体,系统、深入研究功能离子液体与CO2之间的相互作用,基本实现快速、经济、高效、可逆吸收烟气中的CO2,是现阶段CCUS研究的重要内容和主要目标。
1.2离子液体的分类及合成
离子液体(ILs)是一类在结构上可以设计、不易挥发的室温融溶盐,由有机阳离子和有机或无机阴离子组成。离子液体(ILS)根据其不同状态可分为室温离子液体(RTIL)和聚合离子液体(PILS)[8,9];按照其用处可以分为常规离子液体(ILs)和功能型离子液体(TILs);根据阳离子的种类又可以分成咪唑类、吡啶类和氨基盐类等[10]。
离子液体的制备方式分为2种,一种为直接合成法即一步合成法,另一种是两步合成法。
(1)一步合成法
一步合成法一般是由一种碱性基团物质和有机酸发生酸碱中和反应,一步反应即可得到所要合成的离子液体。
(2)两步合成法
离子液体通过两步合成法获得,一般分为离子交换反应和季胺化反应两个过程。
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