全球人为因素产生的温室气体主要有CO2､CH4､O3 等，而作为温室气体的主要气体，CO2 的排放量也是逐年增多。全球温室气体的年总排放量为430亿t，其中CO2 气体年排放量为235亿t[1]。我国CO2 气体排放量较大，目前在世界上居第2位，但是由于回收措施不力，使CO2 大量排放到大气中。这不但加剧全球温室效应，而且还致使碳资源的严重浪费[2，3]。因此，控制和减少CO2 的排放尤为重要[4]。在CO2 减排和回收利用过程中，CO2 的 全球人为因素产生的温室气体主要有CO2､CH4､O3 等，而作为温室气体的主要气体，CO2 的排放量也是逐年增多。全球温室气体的年总排放量为430亿t，其中CO2 气体年排放量为235亿t[1]。我国CO2 气体排放量较大，目前在世界上居第2位，但是由于回收措施不力，使CO2 大量排放到大气中。这不但加剧全球温室效应，而且还致使碳资源的严重浪费[2，3]。因此，控制和减少CO2 的排放尤为重要[4]。在CO2 减排和回收利用过程中，CO2 的富集过程是必不可少的一环[5，6]。
目前，CO2 富集常用的方法主要有物理吸收法､化学吸收法､吸附法､膜分离法等[7]。在吸附法中，由于介孔材料具有很好的结构性能､较好的水热稳定性､稳定的骨架结构､易于修饰的内表面等优点受到学者的广泛关注[8-10]。Yue等[9]采用含有模板剂P123的SBA-15原粉作为载体提高有机胺的分散状态，并采用TEPA和醇胺混合负载，来增加固体吸附剂的表面羟基浓度，进一步提高了对CO2 的吸附能力。刘之琳等[10]考察了不同胺基修饰MCM-41对CO2 吸附性能和热稳定性的研究，得出TEPA改性的MCM-41的吸附容量最大，达到2.7mmol/g。李勇等[11]采用二次嫁接的方法对SBA-15进行了胺基修饰，得到的材料吸附量达到1.72mmol/g。以上研究取得了较大进步，但距工业化应用的要求还相距甚远[12]。本文利用扩孔剂对介孔材料扩孔，提高比表面积，然后用TEPA和TETA来改性，研究两种改性剂改性后的扩孔与未扩孔吸附材料在60℃下对二氧化碳吸附性能的影响，并研究吸附材料的循环吸附脱附性，为实际应用提供科学依据。
1 实验部分
1.1 试 剂
聚(乙二醇)-聚(丙二醇)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物(P123)，AR;1，3，5-三甲苯(TMB)，CP;正硅酸乙酯(TEOS)，AR;三乙烯四胺，CP;四乙烯五胺，CP;实验用气体为CO2 (99.999%) 和N2(99.999%)的混合气体，其中CO2 的体积分数为15%。
1.2 仪 器
电子天平(奥豪斯仪器(上海)有限公司);电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);数显恒温搅拌机(上海标本模型厂);比表面测定仪(日本BusinessforEnjoyingLife公司);元素分析仪(美国Perkin-Elmer公司)。
1.3 二氧化碳吸附材料的制备
1.3.1 未扩孔SBA-15的制备
称取4gP123溶于150mL(1.6mol/L)HCl，搅拌速度350r/min，温度25℃水浴加热，待溶液清澈透明后，温度调为40℃在快速搅拌(450r/min)下加入9mLTEOS，滴加速度控制在6~9s/滴，滴完后继续搅拌24h，快速转移到聚四氟乙烯高压反应釜，在100℃下晶化24h，真空抽滤，烘干得白色粉末即为SBA-15。
1.3.2 扩孔SBA-15的制备
称取4gP123溶于150mL(1.6mol/L)HCl，温度25℃水浴加热，搅拌速度350r/min，待溶液清澈透明后，温度调为40℃在快速搅拌(450r/min)下加入1mLTMB滴加速度控制在6~9s/滴搅拌6h，加入9mLTEOS，滴加速度控制在6~9s/滴，滴完后继续搅拌24h，快速转移到聚四氟乙烯高压反应釜，在100℃下晶化24h，真空抽滤，烘干得白色粉末即为扩孔SBA-15记做SBA-15k。
1.3.3 吸附材料的改性
采用浸渍法对介孔材料SBA-15和SBA-15k进行改性，改性剂分别为TETA和TEPA。具体步骤如下:在温室条件下，将一定量的TEPA或者TETA溶于50mL乙醇中，搅拌30min后加入500mgSBA-15。继续搅拌6h后，在80℃下水浴蒸发处理去除溶剂中的乙醇。最后将得到的样品置于通风干燥箱中，100℃下干燥3h。冷却后所得样品即为胺基功能化SBA-15的材料，分别记做SBA-15(P)和SBA-15(T)。最终制得质量分数为20%､30%､35%､40%､50%的改性材料记做SBA-15(T/P)-M。例如TETA质量分数为20%，表示为SBA-15(T)-20。用同样的方法对SBA-15k进行改性，制得SBA-15k(T/P)-M。
1.4 材料的吸附与脱附性能
1.4.1 TGA法测定吸附性能
样品材料的CO2 吸附性能采用差示扫描量热热重仪DSC-TGA法进行测定。测定前，先将一定量的样品材料在N2(20mL/min)环境中加热再生至恒重(以10℃ /min升温至120℃ 保温)然后降温到60℃通入混合气体CO2/N2(CO2 的浓度为15%，体积比)使样品材料至恒重。1.4.2 材料脱附性能测定将上术吸附饱和的材料在N2(20mL/min)环境中以10℃ /min的升温速率加热到100℃下进行脱附，使样品材料至恒重。然后在60℃下进行吸附，如此进行循环一定次数。
1.5 材料的表征
1.5.1 氮气物理吸附脱附
利用惰性气体(一般为氮气或者氩气)物理吸附脱附的方法是最常用､最有效的表征介孔材料的方法之一。通过吸附质分子(氮气分子)与吸附剂(介孔材料)之间的范德瓦尔斯力形成物理吸附脱附等温线，根据等温线信息(如形状)分析材料的孔结构信息､孔道连接情况等信息，计算孔径分布等。将样品在100℃下真空脱气处理8h后，以氮气为吸附质，在液氮温度下进行吸附测试，根据吸附等温线吸附分支，采用BET法计算比表面积，采用BJH法计算介孔孔体积和孔径分布。
1.5.2 元素分析法
元素分析法用于样品中有机元素定量分析，在纯氧环境下将样品燃烧或者在惰性环境气体(氢气或者氦气)中高温裂解，样品中的C､H､N､S､O转化为CO2､H2O､N2､SO2 或CO等，然后通过色谱柱分离进行热导检测相应的浓度，从而测得样品中相应有机元素含量。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。
根据样品中元素的丰度，在保证样品可被完全燃烧的前提下，称取适量的样品保证信号在仪器的检测限内测定样品中C､N､H元素含量，测定模式为CHN模式。