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用于深度脱硫聚合离子液体介孔材料的制备与性能
摘要
本次研究使用聚合离子液体（PIL）来制备深度脱硫介孔材料，并探究其物理化学性质和性能。通过选择不同比例的前驱体和常见的脱硫试剂，制备了一系列具有不同孔径和表面性质的介孔材料，并检测了其脱硫效率及重复使用性。结果表明，PIL介孔材料在脱硫方面具有明显的卓越性能，在反复使用时也表现出很好的稳定性和再生性。此外，还研究了PIL的输运性质和对CO2吸附的产物性能，结果表明PIL介孔材料具有潜在的应用价值。
关键词：聚合离子液体；深度脱硫；介孔材料；脱硫效率；重复使用性
引言
燃煤等化石燃料是目前最主要的能源来源之一，然而燃煤等的高污染排放也成为了严重的社会问题。其中，SOx排放的严重性尤为突出。过去的脱硫技术主要采用碱性氧化剂或碱性吸附剂，但其成本高且操作复杂，限制了其在工业生产中的广泛应用。近年来，研究者们发现离子液体具有极强的SOx吸收能力，可以充分地解决传统脱硫技术存在的问题。在此基础上，利用聚合离子液体（PIL）来制备深度脱硫介孔材料成为了一个新的研究方向。本文旨在研究PIL作为脱硫材料在介孔材料制备中的性能表现，为今后研究提供参考。
实验方法
1.PIL合成
采用共聚合反应法，以Malimidazole（MalIm）、vinylbenzylchloride（VBC）和methylacrylate（MA）为前驱体，制备聚合离子液体。经过一系列的实验条件调整和表征，最终得到了目标PIL。
2.材料合成
以PIL为模板，加入不同比例的硅源和脱硫试剂（硫氨、硫酸和过硫酸钠）。反应后，使用TGA、XRD、N2吸附和SEM等表征方法得到目标深度脱硫介孔材料。
3.性能测试
采用改进的SO2动态吸附实验法进行脱硫效率测试，并通过重复使用实验检测其再生性能。测定CO2吸附能力时，采用TGA-MS方法分析不同条件下产物的结构和组成。
结果与分析
1.材料性质
在PIL介孔材料的合成过程中，硅源和脱硫试剂的加入比例和反应温度对孔径和表面性质都有着明显的影响。采用不同比例的TEOS和脱硫试剂，分别得到了16nm、27nm和39nm的孔径材料。采用SEM和TEM观测可知，PIL介孔材料具有典型的介孔结构、大孔径和极高的孔隙度。
2.脱硫效率和再生性
采用改进的SO2动态吸附实验法，对3种不同孔径的PIL介孔材料进行脱硫效率测试，结果表明，随着孔径的增大，脱硫效率也呈现出逐渐提高的趋势。此外，在多次使用条件下，PIL介孔材料的脱硫效率保持基本不变，再生性表现很好。
3.CO2吸附能力
采用TGA-MS方法测定PIL介孔材料对CO2的吸附性能。结果表明，PIL介孔材料对CO2具有一定的吸附能力，经过温度升高能够产生较稳定的氧化物。
结论
本研究通过采用聚合离子液体的方法制备了一系列不同孔径PIL介孔材料，并对其进行了深入的性能研究。结果表明，PIL介孔材料具有明显的卓越性能和重复使用性，在CO2吸附方面也具有潜在的应用价值。这些研究成果为深度脱硫介孔材料的制备和应用提供了很好的基础和参考。未来将继续进行更深入的研究，进一步探究PIL的应用价值。