[发明专利]一种采用基于超强碱的低共熔溶剂吸收一氧化氮的方法

说明书

本发明公开了一种采用基于超强碱的低共熔溶剂吸收一氧化氮的方法，所述低共熔溶剂的氢键供体为含氮杂环，氢键受体为1,8‑二氮杂双环[5.4.0]十一碳‑7‑烯或1,5‑二氮杂双环[4.3.0]‑5‑壬烯中的一种或两种。它是以DBU、DBN等超强碱为氢键受体，与含氮杂环等氢键供体形成低共熔溶剂为吸收剂，吸收一氧化氮。吸收后的吸收剂容易再生，再生温度为60~100℃，解吸时间为0.1~3 h。本发明利用超强碱提高体系碱度，活化含氮杂环的胺基，与一氧化氮反应生成—N(NO)NOate。低共熔溶剂合成工艺简单、操作方便，且合成过程无需溶剂的添加，原子利用率可达100%，符合绿色化学的发展趋势。

技术领域

本发明属于气体吸收领域，具体涉及一种采用基于超强碱的低共熔溶剂吸收一氧化氮的方法。

背景技术

一氧化氮(NO)是一种主要的空气污染物，可导致臭氧层空洞、光化学烟雾以及酸雨等严重生态问题。因此，NO的排放要求日益严格。与此同时，NO在众多领域发挥着重要作用。例如：NO是工业制取硝酸的重要原料；NO还可作为火箭和卫星的推进剂；此外，NO可直接用作治疗心脑血管疾病的药物前体。因此，NO的捕集不仅可以减小其对环境生态的污染，同时对其资源的合理利用同样具有深远的意义。目前工业上采用的NO捕获方法主要为选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)两种方法。这两种方法技术成熟、脱氮效率高。然而，它们都有一定的局限性，如催化剂易失活、易产生废气等；特别的，捕获的NO被还原为N₂，未能实现NO的资源化利用，实际是一种资源浪费。因此，探索新型绿色、高效、可再生利用的NO吸收剂具有重要的实用价值。

离子液体是一种室温熔融盐，具有蒸汽压低、热稳定性和化学稳定性好、结构可调等优点。特别的，离子液体对酸性气体具有良好的亲和性。为此，离子液体被认为是一种极有发展潜力的绿色吸收剂。自2016年王从敏课题组报道了基于唑类的功能性离子液体多位点高效捕集NO以来，已陆续有十几篇文献报道功能性离子液体吸收NO的成果。这些工作对NO的捕集研究起到了重要的推进作用。值得指出的是，离子液体虽具有诸多优点，但其粘度往往很大，室温下可高达100cp以上，这在工业运输、吸收传质等方面存在较大弊端；此外，离子液体合成工艺繁琐，提高了脱氮成本。因此，探求合成简单、效率高、粘度低的新型NO吸收剂是极有必要的。

低共熔溶剂(DESs)作为新一代绿色、结构可设计溶剂引起了广大科研人员的关注。DESs是由氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)按某一摩尔比混合构成的一类熔点低于纯组分熔点的混合物，被认为是离子液体的一个分支。DESs合成简单、原子利用率达100％，可大规模用于工业应用。2018年，张吕鸿等人发明了一种以四氮唑为HBD、季铵盐/季膦盐等为HBA的DESs用于吸收NO(CN201810191660.0)，其采用Tetz/P₄₄₄₄Cl(1：1)构成DES对NO的吸收量为2.1molNO/molDES。尽管已有上述进展，但是现有技术对于NO的吸收能力仍然难以满足需求，需要进一步发展更强的补集NO的方法。

发明内容

本发明旨在提出一种采用基于超强碱的功能性低共熔溶剂吸收一氧化氮的方法，该方法主要是利用DBU/DBN为HBA、以含氮杂环为HBD构成DESs。DBU/DBN为超强碱，易与含氮杂环的仲胺基团形成氢键，从而构成DESs；此外，由于超强碱的碱性较强，与仲胺H作用较强，当该DESs与NO反应时，仲胺极易发生去质子化，从而可与NO反应生成—N(NO)NOate。即该DESs利用超强碱提高体系碱度，活化含氮杂环的胺基，与NO反应生成—N(NO)NOate，从而实现NO的捕获。由于DESs合成工艺简单、原子利用率高达100％，不仅节约成本，同时满足绿色化学的要求，具有十分广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用基于超强碱的低共熔溶剂吸收一氧化氮的方法，所述低共熔溶剂的氢键供体(HBD)为含氮杂环，氢键受体(HBA)为1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)或1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯(DBN)中的一种或两种。