[发明专利]固体胺改性多孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体胺改性多孔材料及其制备方法。所述方法首先通过多环芳烃与有机多环胺类化合物在酸性有机溶剂体系中反应制得氨基富集沥青，之后通过浸渍法制备出固体胺改性多孔材料。该方法制备过程简单，原料来源丰富，条件可控，掺氮量高，且易于大规模制备。该方法不仅能够提高沥青的经济性，合理有效地利用资源，还可以作为固体胺改性多孔材料原料，用于CO₂高效捕集。

技术领域

本发明涉及多孔材料制备技术领域，具体涉及一种固体胺改性多孔材料及其制备方法。

背景技术

环境和气候的压力迫使当今世界各国都开始实施各种CO₂减排措施，中国石化是开采运输天然气的主要企业之一，也是我国除火力发电行业和水泥行业外另一CO₂排放大户，高额的减排费用成为制约企业发展的主要问题之一，如何捕集储存CO2，成为了节省减排费、提升企业效益的关键。研制一种高效的CO₂捕集技术不但可以解决这些企业运行面临的难题，而且可以促进我国环境优化的进程。因此，分离捕集CO₂在环境、化工、能源等领域都具有非常重要的意义。我国现在二氧化碳捕获封装技术(CCS)主要采用吸收法，需要大量的溶剂，在使用和回收过程中费用昂贵，而且极易造成设备腐蚀，严重制约了全国范围的推广。为此，近年来我国许多科研机构开始进行二氧化碳新型捕集技术的研发工作，其中性能优越的固体吸附剂是这方面的研究热点之一。

常温常压条件下，具有高比表面积的多孔材料展现了优异的CO₂捕获及选择性吸附能力。但在长期的使用过程中，这类材料暴露除了选择性差、吸附量低等问题。固体胺吸附法是指利用胺改性后的多孔材料选择性可逆吸附作用来捕集分离CO₂。固体胺中所有含有氨基基团的物质具有碱性和亲核的特性。经过氨基化的多孔材料保有了大的比表面积、高的吸附容量等多孔材料本身的特性，同时兼具有氨基的特性，使其应用价值得到提高，并且被广泛应用于各个领域。因此开发具有氨基功能的多孔材料备受关注。

石油沥青是原油蒸馏后的残渣。中石化作为国内最大的炼油企业之一，拥有丰富的沥青资源。沥青具有储量丰富、价格便宜、碳化产率高等特点。目前将石油沥青与多孔材料相结合来用于二氧化碳的吸附尚未见报道。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种固体胺改性多孔材料，所述固体胺改性多孔材料可有效降低沥青的危害性、拓宽其应用领域。

本发明的目的之二在于提出一种固体胺改性多孔材料的制备方法，所述方法制备过程简单，原料来源丰富，条件可控，掺氮量高，且易于大规模制备。不仅能够提高沥青的经济性，合理有效地利用资源，其所获得的固体胺改性多孔材料还可用于CO₂高效捕集。

本发明的目的之三在于提出上述固体胺改性多孔材料或上述方法制备的固体胺改性多孔材料在气体吸附分离领域中的应用。

为实现上述目的之一，本发明首先提出了如下的技术方案：

一种固体胺改性多孔材料，包括多孔材料和氨基富集沥青的反应产物。

本发明中所用术语“氨基”的实施例包括氨基或胺基，例如伯胺、仲胺或叔胺。

本领域中沥青的含氮量超过10％以上，就可以称之为富集，本发明中所述“氨基富集沥青”指的是含氮量在10％以上的含有氨基的沥青。

根据本发明的一些具体实施方式，所述多孔材料选自多孔碳素材料、硅胶、聚酯类多孔材料和分子筛中的一种或多种。

根据本发明的一些具体实施方式，所述多孔材料选自碳纳米管、活性炭、硅胶、MCM分子筛系列、ZSM分子筛系列、SBA分子筛系列和KIT分子筛系列中的一种或多种。