二氧化碳吸附的应用

#二氧化碳吸附的＜用第一章精由於科技的道步、工集的延展，能源需要大增，乔多化石燃的使用，造成二氧化碳野污染物新的排入大乘中。近，大乘中的二氧化碳滤快速增加，醇致沮室效廛、乖候燮遭，因此，二氧化碳的泸技衡身延展亦日重要。捕抓（capture）二氧化碳野二氧化碳隔（sequestration）可逢到二氧化碳泊的目佛。但是在是些座乖排放物中含有氮乖、氧乖、水蒸乖和其他乖膻，而光分二氧化碳所消耗的能就砧整独隔萨作所^能的70~80%，因此须延展新的技衡^二氧化碳分萨作具能源效。常的二氧化碳分回收方法可分^物身经掌的方式。物方式可以分^吸收、吸附、薄膜分 等。化学方式即〕是指”学吸收。物吸收主要是用亨定使二氧化碳乖膻於低沮高^下溶於吸收液中，逢到二氧化碳回收的效果，吸收液可以用升沮或消＜再生，此法中二氧化碳的回收^取冷於＜和二氧化碳的溶解，所以用在常^下释放的工取排放乖膻，需多一步加＜的萨作。物吸附保籽二氧化碳乖膻通通物吸附蒯，用吸附蒯身乖膻之盾的吸附，如凡得瓦，逢到二氧化碳吸附。常的吸附蒯有沸石、活性碳等。其操作方式可分^沮摧鸳吸附法（thermal

swingadsorption，swingadsorption，TSA)^ ^鸳吸附法(pressureswingadsorption，PSA) ^吸附蒯重覆的吸附/再生。薄膜分法是用-噌具有遑择性的薄膜加以分乘膻。分横制包括分子静、吸附及撞散。其操作曾、等能源，但缺黠是董造。以上是些以物方式回收二氧化碳的共通黠*其遑择皆高，黑法有效的只回收二氧化碳。目前工集界质泛使用的方法>溶蒯吸收法，也就是化学吸收，常用的溶蒯>具醇胺官能能基的^性溶蒯，如：monoethanolamine(MEA)、diethanolamine(DEA)、methyldiethanolamine(MDEA)、triethanolamine(TEA)。溶蒯吸收法可以有效的吸1附大 的二氧化碳，但仍有 足之鼠,在回收溶蒯脚需要消耗很多的能源才能挣二氧化碳睨出，芷且是些^性溶液曹腐钮极械，所以需大 的水稀释。溶蒯吸收法中的胺基封於二氧化碳的化学吸附很强，所以遑择很高，但液憩溶蒯需大能源回收吸收液，非常耗能，因此固膻吸附蒯岸始受到重视。而固膻吸附蒯中最具净的是孔材，因孔材具有高表面稹，可以用其高表面稹吸附二氧化碳，如分子静、活性碳。可引1入胺基官能基到孔中，使其封二氧化碳有高吸附以及高遑择。第二章研究目的要管脍本文旨在朝用稹可用分二氧化碳的材，分叼*Y型沸石薄膜以及具胺基中孔二氧化矽。在第一部份，我阴用髀控合成脚的熟化脚盾、加热脚盾以及反廛曲槌拌的速 ，狗用出草大小均一的转相Y型米沸石。我阴用合成出的Y型米沸石，以浸清、迷侪的方式分叼在矽晶片以及氧化金吕管上朝用同厚的Y型沸石薄膜。另外也需^^用具胺基二氧化矽/Y型沸石的稹合膜。在第二部份中我甲使用具氯丙基SBA-15作言基材，用含浸的方法浒直统野支统的聚乙基胺以共罩筵、给方式嫁接於SBA-15的孔心，所得的材以粉末X光、霰射黄、氮乘吸睨附分析黄、热重分析黄连分析。我甲脚是些具胺基PEI-SBA-15在同泡以及<下道二氧化碳的吸附浪］舒，、给果辅示PEI-SBA-15具有高吸附以及稳定性。移修痴嫁接法

沾取壁侪法朝造薄膜第三章、警果要封在第一部分，我阴成功的以髀控合成原件合成出30nm且大小均一的Y型米沸石。藉由浸演堡侪法可成功地在矽晶片上朝用Y型沸石薄膜，至,且可建由壁侪的次髀控所需的沸石薄膜厚，同曲亦可以用沸石慧浮液在封秤氧化金吕管上朝得出1~2pm平坦宾、、邕的Y型沸石透膜。而我阴使用溶缪凝缪的方式可成功的在矽晶片上朝用出二氧化矽/Y型沸石稹合膜；但是在朝用稹合透膜曲，由於氧化金吕管的孔隙掌控，所以在氧化金吕管心部朝用出稹合透膜有少乔、邕，因此希望未可以朝髀控buffersolution成分方面著手，以朝用出二氧化矽/Y型沸石稹合透膜，可管瞟廛用在co2的分。5 10 15 20 25 30 3520（degree）回收合成液的Y型米沸石之PXRD屈

Y型米沸石的SEM屈Y型米沸石的TEM屈（a和b）合成魅，（c和d）段境悲矽晶片上Y型沸石薄膜SEM俯视屈(a)2.2wt%(b)8.5wt%段境前，(c)8.5wt%饿境您；8.5wt%则面屈⑼壁侪1次(e)壁侪2次⑴壁侪8次300nm20mm300nm20mm~15封秤氧化金吕管的SEM剖面屈身其示意屈第二部份，我甲成功的用Cl-SBA-15中的氯丙基作言接，浒PEI以共罩筵的形式挂在中孔二氧化矽的孔表面。是5%或是10%的具氯丙基Cl-SBA-15，我甲皆成功的接上大的PEI，正且仍保有p6mm的绪常，孔仍言直通型孔道，表示PEI在孔中分散的很好，汉有聚集而堵孔的情形。另外，PEI-SBA-15的稽可以管瞟廛用在CO2的吸附上，在乾燥、转CO2的情汨下吸附1.4mmolg-1的CO2；在混合乖膻的情汨下，可以吸附1.8mmolg-1的CO2；且在有水乖的情汨下，仍然具有很好的吸附效果，吸附>2.2mmolg-1。相^於一般合成的胺基吸附蒯，我阴的栈品具有高稳定性、高吸附、且合成辩法曾置的辱黠。(l-PEIb-PEI化矽合成程屈35CO2mmHg30C—▲—75℃6/。。No。PEI-SBA-15-10-1.25同沮下的CO2吸附(a)bPEI(b)1PEI4006/①olulu6/oizo。200-•-b-PEI b)-o-b-PEITMCS4006/①olulu6/oizo。200-•-b-PEI b)-o-b-PEITMCS-■-l-PEI-□-l-PEITMCS200 400 600 800mmHg一•一b-PEI d)--o-b-PEITMCS—■-l-PEI.-□-l-PEITMCS一130 200 400 600 800mmHg-•-b-PEI-o-b-PEITMCS-l-PEI-l-PEITMCS.-•-b-PEI--o-b-PEITMCS--I-PEI□—l-PEITMCSTMS修碗您PEI-SBA-15-05⑶CO2吸附(b)胺基效；PEI-SBA-15-10(c)CO2吸附(d)胺基效(a)bPEI-SBAbL5-10-1.25(b)lPEI-SBA-15-10-1.25程沮睨咐屈化矽穗定性浪/市(a)lPEI-SBA-15-10-1.25(b)bPEI-SBA-15-10-1.25第四章考文册Schrag,D.P.Science2007,315,812.Smirniotis,P.G.;Davydov,L.;Ruckenstein,E.Catal.Rev.Sci.Eng.1999,41,43.Stein,A.;Melde,B.J.;Schroden,R.C.Adv.Mater.2000,12,1403.Bhatia,S.Catalysis:PrinciplesandApplications,CRCPress,1990.Tavolaro,A.;Drioli,E.Adv.Mater.1999,11,975.Yan,Y.;Tsapatsis,M.;Gavalas,G.R.;Davis,M.E.J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1990,227.Xu,W.;Dong,J.;LiJ.;Li,J.;Wu,F.J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1990,755.Mintova,S.;Valtchev,V.;Engstrom,V.;Schoeman,B.J.;Sterte,J.Micropor.Mater.1997,11,149.Hedlund,J.;Schoman,B.;Sterte,J.Chem.Commun.1997,1193.Pandey,P.;Chauhan,R.S.Prog.Polym.Sci.2001,26,853.Kusakabe,K.;Kuroda,T.;Murata,A.;Morooka,S.Ind.Eng.Chem.Res.1997,36,649.Aoki,K.;Kusakabe,K,;Morooka,S.J.Membr.Sci.1998,141,197.Guo,H.;Zhu,G.;Li,H.;Zou,X.;Yin,X.;Yang,W.;Qiu,S.;Xu,R.Angew.Chem.Int.Ed.2006,45,7053.Yin,X.;Zhu,G.;Yang,W.;Li,Y.;Zhu,G.;Xu,R.;Sun,J.;Qiu,S.;Xu,R.Adv.Mater.2005,17,2006.Tosheva,L.;Valtchev,V.P.Chem.Mater.2005.17,2494.Larsen,S.C.J.Phys.Chem.C2007,111,18464.Holmberg,B.A.;Wang,H.;Norbeck,J.M.;Yan,Y.Micropor.Mesopor.Mater.2003,59,13.Song,W.;Grassian,V.H.;Larsen,S.C.Chem.Commun.2005,2951.Clet,G.;Peters,J.A.;Bekkum,H.V.Langmuir2000,16,3993.Hasegawa,Y.;Watanabe,K.;Kusakabe,K.;Morooka,S.Sep.Purif.Technol.2001,22,319.Cheng,Z.;Gao,E.;Wan,H.Chem.Commun.2004,1718.Gu,X.;Dong,J.;Nenoff,T.M.Ind.Eng.Chem.Res.2005,44,937.Beck,J.S.;Vartuli,J.C.;Roth,W.J.;Leonowicz,M.E.;Kresge,C.T.;Schmitt,K.D.;Chu,C.T.-W.;Olson,D.H.;Sheppard,E.W.;McCullen,B.;Higgins,J.B.;Schlenker,J.L.J.Am.Chem.Soc.1992,114,10834.Kresge,C.T.;Leonowicz,M.E.;Roth,W.J.;Vartuli,J.C.;Beck,J.S.Nature1992,359,710.Sayari,A.Chem.Mater.1996,8,1840.Neumann,R.;Khenkin,K.Chem.Commun.1996,23,2643.Tsang,S.C.;Davis,J.J.;Green,M.L.H.;Hill,H.A.O.;Leung,Y.C.;Sadler,P.J.J.Chem.Soc.Chem.Commun.1995,1803.Abe,T.;Tachibana,Y.;Uemtsu,T.;Iwamoto,M.J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1995,1617.Attard,G.S.;Glyde,J.C.;Goltner,C.G.Nature1995,378,366.Almgren,M.;Brown,W.;Hvidt,S.ColoidPolym.Sci.1995,273,2.Zhao,D.;Feng,J.;Huo,Q.;Melosh,N.;Fredrickson,G.H.;Chmelka,B.F.;Stucky,G.D.Science1998,279,548.Soler-Illi