本發(fā)明涉及高分子合成，具體涉及一種分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料及其制備方法。

背景技術：

1、隨著全球工業(yè)化進程加速，大氣中co2濃度持續(xù)攀升，導致全球溫室效應加劇。在各種co2捕集技術中，吸附法因其克服了傳統(tǒng)有機胺溶液吸收法中液態(tài)胺溶液蒸發(fā)、腐蝕設備等問題，且具有產(chǎn)品純度高和能耗低等優(yōu)勢，被認為是一種具有應用潛力的co2捕集技術。

2、目前，co2捕集技術分為物理吸附和化學吸收法兩大類。其中，物理吸附的吸附熱較低(15-50kj/mol)，再生能耗低，但吸附量和選擇性差；化學吸附的吸附熱高(60-110kj/mol)，吸附量和選擇性高，但再生能耗高。因此，低性能的吸附材料仍是制約溫室氣體治理技術中co2捕獲與分離發(fā)展的主要瓶頸之一。理想的co2吸附材料應同時具備高co2吸附容量、快速吸附動力學、高co2選擇性、易解離和可多次循環(huán)使用等特點。

3、中國專利202210861324.9公開了一種用于二氧化碳捕集的高效吸附材料，該專利首先通過mgo和co2間反應制備了多孔碳酸鎂材料，隨后將高胺含量的四乙烯五胺和聚乙烯亞胺等胺改性劑固載在多孔碳酸鎂材料上。但將銨改性劑負載過程中難免會堵塞多孔碳酸鎂材料的孔道，進而導致吸附性能的降低。中國專利202211539939.6公開了一種聚丙烯酸co2基吸附材料及其制備方法，該專利預先將丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺縮水甘油酯等物質(zhì)在水相中乳浮聚合得到多孔球形樹脂，隨后將四乙烯五胺接枝于多孔球形樹脂上，以避免對孔道的堵塞。該材料對co2吸附量可以達到2.83mmol/g。但是，受限于其較少的孔道結構和胺基結構的限制，該材料也可能存在吸附速率低、再生循環(huán)性能差等缺點。因此，目前已報道的大多數(shù)二氧化碳捕集用吸附材料仍存在吸附速率低、再生循環(huán)性能差等缺陷。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料及其制備方法，本發(fā)明制得的吸附材料呈復合球形結構，并具有多級孔道結構，包括微孔、介孔和大孔，特別是存在胍基和納米氮化硼氣凝膠時，對co2的吸附選擇性更高。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料，所述分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料由納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸樹脂白球復合物經(jīng)溶脹、氨基化改性后得到納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸多氨基樹脂復合物，再由納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸多氨基樹脂復合物通過胍基化修飾制備得到。

3、優(yōu)選的，所述納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸樹脂白球復合物的制備方法如下：

4、將所述納米氮化硼氣凝膠、丙烯酸單體、交聯(lián)劑、2-乙烯基吡啶、致孔劑、引發(fā)劑混合均勻，得到油相混合物，將油相混合物加入到由氯化鈉、聚乙烯醇、亞甲基藍、水混合得到的均相水溶液中，加熱攪拌反應，反應完成后，反應液經(jīng)過甲苯抽提，烘干、篩分，得到納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸樹脂白球復合物。

5、優(yōu)選的，所述納米氮化硼氣凝膠、丙烯酸單體、交聯(lián)劑、2-乙烯基吡啶、致孔劑與引發(fā)劑的質(zhì)量比為1:2-10:1-2:2-4:10-50:0.1-0.5；所述氯化鈉、聚乙烯醇、亞甲基藍與水的質(zhì)量比為1:2-10:0.005-0.02:50-200。

6、優(yōu)選的，所述納米氮化硼氣凝膠的制備方法如下：將三聚氰胺、硼酸、分散劑、水混合，攪拌至澄清透明，干燥，轉移至管式爐中焙燒，得到納米氮化硼氣凝膠。

7、進一步優(yōu)選的，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮和/或羥丙基纖維素；所述三聚氰胺、硼酸、分散劑、水的質(zhì)量比為1:1-3:2-5:10-25；所述焙燒溫度為900-1300℃。

8、進一步優(yōu)選的，所述納米氮化硼氣凝膠的尺寸為50-200nm；所述納米氮化硼氣凝膠中存在微介孔結構。

9、優(yōu)選的，所述丙烯酸單體為甲基丙烯酸和/或丙烯酸。

10、優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為二乙烯基苯和/或三乙烯基苯。

11、優(yōu)選的，所述致孔劑為石蠟、聚乙烯蠟和聚丙烯蠟的混合物。

12、優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰。

13、優(yōu)選的，所述納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸多氨基樹脂復合物的制備方法如下：將所述納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸樹脂白球復合物加入到n,n-二甲基甲酰胺中溶脹，加入多氨基化合物，加熱攪拌反應，反應完成后冷卻，過濾，水洗，得到納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸多氨基樹脂復合物。

14、進一步優(yōu)選的，所述納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸樹脂白球復合物、n,n-二甲基甲酰胺和多氨基化合物的質(zhì)量比為1:2-10:0.2-4。

15、進一步優(yōu)選的，所述多氨基化合物為二乙烯三銨、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一種。

16、優(yōu)選的，所述分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料的制備方法如下：將所述納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸多氨基樹脂復合物加入n,n-二甲基甲酰胺中溶脹，加入雙氰胺，攪拌，用鹽酸水溶液調(diào)節(jié)ph值至3-4，攪拌反應，反應完成后冷卻，過濾，洗滌，干燥，得分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料。

17、進一步優(yōu)選的，所述納米氮化硼氣凝膠-丙烯酸多氨基樹脂復合物、n,n-二甲基甲酰胺與雙氰胺的質(zhì)量比為1:2-10:0.1-0.4。

18、進一步優(yōu)選的，所述分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料的粒徑為0.4-1.0mm。

19、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

20、(1)本發(fā)明制得的吸附材料呈復合球形結構，并具有多級孔道結構，包括微孔、介孔和大孔，通過引入分級孔道結構，有效提高了材料對co2的吸附量，分級孔道的引入能夠顯著降低分子擴散阻力，提高吸附劑與co2分子的接觸面積，從而實現(xiàn)快速吸附；并且吡啶基、多氨基化合物、胍基具有較強的堿性和對co2的化學親和性，通過表面功能化修飾，使得材料表面活性位點顯著增加，從而進一步提升了co2的吸附量和選擇性；

21、(2)本發(fā)明通過納米氮化硼氣凝膠與丙烯酸樹脂的復合，結合致孔劑的使用，成功構建了分級孔道結構，分級孔道的存在不僅提高了材料的比表面積，還優(yōu)化了孔徑分布，使材料同時具備微孔用于氣體吸附和介孔/大孔用于分子擴散的功能；這種分級孔道結構有效克服了傳統(tǒng)吸附材料中孔道堵塞的問題，顯著提高了吸附速率和吸附容量；

22、(3)本發(fā)明在分級孔道胍基樹脂基co2吸附材料中引入納米氮化硼，可以提高氮化硼在樹脂中的分散性能，發(fā)揮氮化硼的高導熱性能，提高材料整體的熱導率，進而降低解析升溫過程中體系內(nèi)外溫差，促進吸附材料內(nèi)co2氣體的解析，提升材料的再生循環(huán)性能；

23、(3)本發(fā)明制備的吸附材料中，利用氮化硼、胍基和2-乙烯基吡啶間的化學吸附和體系內(nèi)交聯(lián)貫穿的分級孔道結構的物理吸附性能，提高吸附材料對co2的物理吸附容量；利用氮化硼材料和胍基樹脂的強co2化學吸附選擇性，提高吸附材料對co2的吸附選擇性；

24、(4)本發(fā)明利用2-乙烯基吡啶修飾的丙烯酸樹脂，提高樹脂的交聯(lián)度，改善樹脂內(nèi)的孔隙結構和樹脂的力學強度，提高樹脂的循環(huán)使用性能。

25、(5)本發(fā)明的丙烯酸樹脂內(nèi)存在的氮化硼和胍基基團較傳統(tǒng)的胺基具有更強的co2的吸附強度，可以提升材料對co2氣體的吸附容量，同時氮化硼的引入可以提升材料對co2氣體的再生性能。