论文总字数：18080字

摘 要

随着化石燃料的大量使用，以二氧化碳为主的温室气体的排放量正在逐年增加，造成了一系列的环境问题。因此二氧化碳的分离和捕集成为了社会备受关注的问题。

多孔聚合物材料由于孔隙高、比表面积大、骨架结构稳定以及化学性质稳定等优点，在二氧化碳的分离与捕集领域得到了日益广泛的应用。本文使用4,4-二氯甲基联苯作为单体在催化剂FeCl₃条件下制备多孔聚合物。之后我们使用KOH作为活化剂，同时在不同温度下进行碳化处理。用以探究后续处理对于制备多孔碳材料的可行性同时确定最佳碳化温度。

NUT-7通过使用KOH活化并碳化处理之后对CO₂的吸附容量和吸附选择性都有了明显的上升。在273 K、1 bar的条件下NUT-7的CO₂吸附量只有30 cm³·g¹；但是经过碳化处理之后，材料的吸附容量具有明显上升。NUT-7在700 ^oC碳化产物PC-7-700在273 K、1 bar的条件下，CO₂吸附容量为135 cm³·g¹，这表明多孔碳材料经KOH活化并碳化处理之后具有更加出色的吸附量以及吸附选择性。

关键词：吸附分离 多孔聚合物 二氧化碳 碳化

ABSTRACT

With the large-scale use of fossil fuels, emissions of carbon dioxide-based greenhouse gases are increasing year by year, creating a series of environmental problems. Therefore, the separation and capture of carbon dioxide has attracted much attention in society.

Porous polymer materials have been widely used in the field of carbon dioxide separation and capture due to their advantages of high porosity, large specific surface area, stable framework structure, and stable chemical properties. The porous polymer was prepared under the catalyst FeCl₃ conditions using 4,4-dichloromethylbiphenyl as a monomer. We then used KOH as an activator and carbonized at different temperatures. To explore the feasibility of subsequent processing for the preparation of porous carbon materials while determining the optimum carbonization temperature.

The experimental results show that NUT-7 and its carbonized products have a certain amount of adsorption for CO₂ and good CO₂ adsorption selectivity. Under the conditions of 273 K and 1 bar, the adsorption capacity of NUT-7 for CO₂ was only 30 cm³·g¹. However, after carbonization treatment, the adsorption capacity of the material significantly increased. The CO₂ adsorption capacity of NUT-7 at 700 ^oC carbonization product PC-7-700 at 273 K and 1 bar is 135 cm³·g¹, which indicates that the porous carbon material is more excellent after KOH activation and carbonization treatment. Adsorption capacity and adsorption selectivity.

KEYWORDS：adsorption separation; porous polymer; CO₂,carbonization;

目录

摘 要 I

ABSTRACT 1

1.1 研究背景 4

1.2 CO₂的捕集和分离 4

1.2.1 反应吸收法 5

1.2.2 低温精馏法 5

1.2.3 膜分离法 5

1.2.4 固体吸附分离法 6

1.3 CO₂吸附材料 6

1.3.1 沸石分子筛 7

1.3.2 多孔碳材料 7

1.3.3 金属有机骨架材料 7

1.3.4 多孔聚合物材料 8

1.4 本文的研究内容及意义 8

第二章 实验部分 9

2.1 原料与试剂 9

2.2 吸附剂的制备 9

2.2.1 单体1,3,5-三氯甲基-2,4,6-三甲基苯（TCM）的合成 9

2.2.2 多孔聚合物材料的制备 10

2.3 吸附剂的表征 11

2.3.1 红外光谱 11

2.3.2 孔结构和比表面积 11

2.3.3 X-射线衍射 11

2.4 吸附剂的性能测试 11

第三章 多孔碳材料的制备及其吸附性能研究 12

3.1 前驱体的制备 12

3.2 多孔碳材料的制备 12

3.3 吸附剂的结构表征 13

3.4 静态吸附曲线 15

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

致 谢 21

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