能源化學工業(yè)過程中的酸性氣體(比如CO2,SO2,H2S)給生態(tài)、環(huán)境與人類健康造成了巨大的危害,發(fā)展綠色可持續(xù)發(fā)展的酸性氣體捕獲技術(shù)迫不及待。傳統(tǒng)的酸性氣體捕集技術(shù)主要有溶劑吸收法、固態(tài)材料吸附法及膜分離法。其中膜分離法是最節(jié)能與最環(huán)保的一種分離方式。另外,隔膜有傳遞離子及隔離正負極的關(guān)鍵作用,是能源儲存與轉(zhuǎn)化器件中的重要組成部分。有機膜材料具有制備簡便、性能優(yōu)異及結(jié)構(gòu)可設(shè)計等優(yōu)點,因此獲得了學者的廣泛關(guān)注。離子液體是一類熔點在室溫附近的有機熔融鹽,其具有蒸汽壓低、熱穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)可設(shè)計及電化學窗口寬等優(yōu)點,為發(fā)展新型的膜材料提供了巨大潛力。本文以離子液體為核心介質(zhì),通過設(shè)計功能化離子液體膜,探究了其在酸性氣體分離及柔性超級電容器中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。對于酸性氣體的脫除,本文設(shè)計合成了多種新型堿性功能化離子液體,比如用于天然氣中選擇性脫出H2S的咪唑醋酸鹽離子液體;用于CO2分離的氟代苯酚類離子液體、胺基功能化質(zhì)子型離子液體;用于從CO2中選擇性分離SO2的氰基功能化叔胺質(zhì)子型離子液體等等。測定了不同壓力與不同溫度下酸性氣體的溶解度,采用已有的熱力學模型計算了體系的熱力學參數(shù),通過核磁、...

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 酸性氣體捕集的意義與背景
    1.2 常見的酸性氣體分離方法
        1.2.1 溶劑吸收法
        1.2.2 固體材料吸附法
        1.2.3 膜分離法
    1.3 離子液體
        1.3.1 離子液體概述
        1.3.2 離子液體在酸性氣體捕集中的應(yīng)用
    1.4 超級電容器
        1.4.1 超級電容器概述
        1.4.2 超級電容器電解質(zhì)
    1.5 本文的研究目的、思路與意義
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究思路
        1.5.3 研究意義
    參考文獻
第二章 H₂S和CO₂在離子液體支撐液膜中的選擇性分離研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 離子液體物理化學性質(zhì)的測定
        2.2.3 離子液體支撐液膜的制備
        2.2.4 氣體滲透系數(shù)的測定
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 純氣體的滲透系數(shù)
        2.3.2 CO₂/CH₄、H₂S/CH₄以及H₂S/CO₂理想選擇性
        2.3.3 溫度對氣體滲透系數(shù)與選擇性的影響
        2.3.4 與其他膜的分離性能比較
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 CO₂在氟代苯酚類功能化離子液體中溶解及滲透性的研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 氟代苯酚類離子液體的合成
        3.2.3 氟代苯酚類離子液體的表征
        3.2.4 CO₂在氟代苯酚類離子液體中溶解度的測定
        3.2.5 氟代苯酚類離子液體支撐液膜的制備
        3.2.6 氣體滲透系數(shù)的測定
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 氟代苯酚類離子液體的表征
        3.3.2 氟代苯酚類離子液體的理化性質(zhì)
        3.3.3 CO₂在氟代苯酚類離子液體中的溶解度
        3.3.4 吸收機理
        3.3.5 離子液體的再生
        3.3.6 CO₂在氟代苯酚類離子液體支撐液膜中的滲透性
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 SO₂與CO₂在氰基功能化質(zhì)子型離子液體中溶解與滲透性的研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 氰基功能化質(zhì)子型離子液體的制備與表征
        4.2.3 SO₂和CO₂的溶解度測定
        4.2.4 氰基功能化質(zhì)子型離子液體支撐液膜的制備
        4.2.5 氣體滲透系數(shù)的測定
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 氰基功能化質(zhì)子型離子液體的理化性質(zhì)
        4.3.2 SO₂在氰基功能化質(zhì)子型離子液體中的溶解動力學曲線
        4.3.3 SO₂和CO₂的溶解度與熱力學分析
        4.3.4 量子化學計算
        4.3.5 SO₂/CO₂理想選擇性
        4.3.6 吸收機理
        4.3.7 氰基功能化質(zhì)子型離子液體的再生
        4.3.8 SO₂與CO₂在氰基功能化質(zhì)子型離子液體膜中的滲透性
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 胺基功能化質(zhì)子型離子液體用于促進傳遞膜分離CO₂的研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗材料
        5.2.2 胺基功能化質(zhì)子型離子液體的合成
        5.2.3 胺基功能化質(zhì)子型離子液體的表征
        5.2.4 胺基功能化質(zhì)子型離子液體的理化性質(zhì)測定
        5.2.5 胺基功能化質(zhì)子型離子液體支撐液膜的制備
        5.2.6 氣體滲透系數(shù)的測定
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 胺基功能化質(zhì)子型離子液體的結(jié)構(gòu)表征與理化性質(zhì)
        5.3.2 氣體滲透系數(shù)與理想選擇性
        5.3.3 膜性能比較
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 支撐型離子液體凝膠膜電解質(zhì)在柔性超級電容器的研究
    6.1 前言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗材料
        6.2.2 凝膠電解質(zhì)的制備
        6.2.3 凝膠電解質(zhì)的表征
        6.2.4 溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變溫度的測定
        6.2.5 支撐型離子液體凝膠膜的制備
        6.2.6 對稱型超級電容器的制備
        6.2.7 對稱型超級電容器的性能測試
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 離子凝膠的表征
        6.3.2 離子凝膠的電導率
        6.3.3 溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變溫度
        6.3.4 支撐型離子凝膠膜的性質(zhì)
        6.3.5 超級電容器的電化學性能
        6.3.6 支撐型離子凝膠膜的柔性測試
    6.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
        7.1.1 結(jié)論
        7.1.2 創(chuàng)新點
    7.2 展望
附錄
攻讀博士學位期間的學術(shù)成果
致謝



本文編號：3893885