[发明专利]一种金纳米负载三聚硫氰酸盐吸收剂及其制备方法

说明书

本发明涉及能源化工领域，具体涉及一种金纳米负载三聚硫氰酸盐吸收剂及其制备方法，将三聚硫氰酸盐负载到金纳米粒子阵列上的吸收剂，该方法实现对CO₂的吸收既可在气相进行也可在液相进行，同时还实现了CO₂转化的双功能的催化作用，即对CO₂进行资源化利用。该方法具有操作简单、合成周期短以及便于工业中大规模生产的优点，为吸收空气中的二氧化碳开辟了新途径。

技术领域

本发明涉及能源化工领域，具体涉及一种金纳米负载三聚硫氰酸盐吸收剂及其制备方法。

背景技术

大气中的CO₂含量持续上升，为此人们提出了二氧化碳的捕集与储存技术(CO₂capture and sequestration,CCS),并进行了大量的研究。在CCS技术的基础上，研究人员提出CO₂的捕集与资源化利用(CO₂capture and utilization,CCU)策略。在对二氧化碳进行吸收的同时也能将其转化。在20世纪80年代，在催化领域人们发现处于纳米尺寸的金粒子在光学、电学等方面具有优良的性质，同时对许多化学反应具有很好的选择性催化作用。在纳米微晶状态，金能够在低至197K时活化一氧化碳和氧气并生成二氧化碳。相比其它金属，金催化作用的一个主要特征是它对一氧化碳以及其他一些反应的催化能力依赖于金颗粒的大小。制备金纳米粒子阵列的方法主要有：气液界面制备法、液液界面制备法、Langmuir-Blodgett制备法、电泳沉积制备法。同时相关的研究表明，含硫的多氮弱碱化合物如三聚硫氰酸也可以作为一种亲核试剂与CO₂发生反应，而且比多氮强碱化合物吸收效果好。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种金纳米负载三聚硫氰酸盐吸收剂及其制备方法，将三聚硫氰酸盐负载到金纳米粒子阵列上的吸收剂，该方法实现对CO₂的吸收既可在气相进行也可在液相进行，同时还实现了CO₂转化的双功能的催化作用，即对CO₂进行资源化利用。该方法具有操作简单、合成周期短以及便于工业中大规模生产的优点，为吸收空气中的二氧化碳开辟了新途径。

具体技术方案如下：

一种金纳米负载三聚硫氰酸盐吸收剂，所述吸收剂用于吸收CO2，是将三聚硫氰酸盐负载到金纳米粒子阵列上，三聚硫氰酸盐中N位点与S位点会形成共轭结构，同时含有的氮可固定CO₂，强化复合材料对二氧化碳的吸附作用。

一种金纳米负载三聚硫氰酸盐吸收剂的制备方法，将三聚硫氰酸盐负载到金纳米粒子阵列上的吸收剂，具体包括如下步骤：

(1)金纳米粒子的合成

以氯金酸和盐酸为原料配制40mmol/L-60mmol/L等摩尔浓度的HAuCl₄/HCl混合溶液；以NaBH₄和NaOH为原料，配制40mmol/L-60mmol/L等摩尔浓度的NaBH₄/NaOH混合溶液；将加入去离子水的比色管放入涡旋振荡器中以一定的转速振荡，在振荡条件下加入HAuCl₄/HCl混合溶液；在同样的条件下，垂直与比色管壁、快速加入NaBH₄/NaOH混合溶液并计时1min，放入沸水浴加热2.5min，取出后自然冷却至室温；

(2)金属纳米粒子的相转移

首先向金属纳米粒子溶液中加入丙酮，振荡使其混合均匀后再向其中加入正己烷与少量正十二烷基硫醇的混合溶液，其中丙酮与正己烷的质量比1:1，充分振荡，静置备用；

(3)金纳米粒子阵列的制备