Page 58 - 《精细化工》2021年第10期

第 38 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.38, No.10
2021 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2021

功能材料
仲胺桥联共价三嗪聚合物对 CO 的
2

高选择性吸附

*
沙芯如，张金菊，刘安华
（大连理工大学 化工学院 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116023）

摘要：针对有机聚合物材料对 CO 2 的吸附量和吸附选择性不能兼得的问题，由三(4-氰胺基苯基)胺和四(4-氰胺
基苯基)甲烷设计合成了仲胺桥联共价三嗪聚合物 NB-CTP-1 和 NB-CTP-2，通过 FTIR、TGA、XRD、SEM、TEM
5
和全自动物理吸附分析仪对制备的样品进行了结构和形貌表征。在 1.01×10 Pa、273 K 条件下，NB-CTP-1 和
5
NB-CTP-2 的 CO 2 吸附量分别为 3.04 和 3.23 mmol/g。依据亨利定律法和 IAST 法分别对两种材料在 1.01×10 Pa、
273 K 条件下的吸附选择性进行计算，其中，NB-CTP-1 的 CO 2 /N 2 吸附选择性高达 113 （亨利定律法）和 143
（IAST 法），而 NB-CTP-2 也能达到 75（亨利定律法）和 89（IAST 法）。此外，通过 Clausius-Clapeyron 方程
计算得出 NB-CTP-1 和 NB-CTP-2 的极限吸附热分别为 35.3 和 37.6 kJ/mol，表明其与 CO 2 存在较强的偶极-四极
相互作用，有利于提升吸附选择性。
关键词：共价三嗪聚合物；CO 2 ；捕集；吸附选择性；吸附热；碳中和；碳达峰；功能材料
中图分类号：X701；O647.3；O631.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 10-1988-08

Nitrogen-bridged covalent triazine polymer for
highly selective CO 2 capture

*
SHA Xinru, ZHANG Jinju, LIU Anhua
（State Key Laboratory of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering,
Dalian University of Technology, Dalian 116023, Liaoning, China）

Abstract: Nitrogen-bridged covalent triazine polymers NB-CTP-1 and NB-CTP-2 were designed and
synthesized from tris(4-cyanamidophenyl)amine and tetrakis(4-cyanamidophenyl)methane to address the
issue of trade-off between CO 2 adsorption capacity and CO 2/N 2 adsorption selectivity among the
well-established organic polymers. The structure and morphology features of the prepared samples were
characterized by means of FTIR, TGA, XRD, SEM, TEM and automatic physical adsorption analyzer. The
NB-CTP materials showed good CO 2 adsorption capacities (3.04 mmol/g for NB-CTP-1, 3.23 mmol/g for
5
NB-CTP-2) under 1.01×10 Pa and 273 K conditions. Based on the reversible adsorption-desorption
5
isotherms at 1.01×10 Pa and 273 K, CO 2/N 2 selectivity for NB-CTP-1 was obtained as high as 113
(Henry's law) and 143 (IAST), whereas for NB-CTP-2, it was 75 (Henry's law) and 89 (IAST). In addition,
the enthalpy of adsorption at zero coverage for NB-CTP-1 (35.3 kJ/mol) and NB-CTP-2 (37.6 kJ/mol)
were calculated using the Vant Hoff equation based on Virial equation, revealing the strong
dipole-quadrupole interactions between these materials and CO 2, which could enhance the CO 2/N 2
adsorption selectivity.
Key words: covalent triazine polymer; carbon dioxide; capture; adsorption selectivity; enthalpy of
adsorption; carbon neutrality; peak carbon dioxide emissions; functional materials

收稿日期：2021-04-19; 定用日期：2021-06-08; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210405
基金项目：大连理工大学基本科研业务费项目（DUT20LK17）
作者简介：沙芯如（1996—），女，硕士生，E-mail：a516701195@163.com。联系人：刘安华（1985—），男，副教授，E-mail：ahliu@dlut.
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