近日，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院分子分離與催化趙文波教授團隊在酸性氣體捕集領(lǐng)域取得創(chuàng)新突破。相關(guān)研究成果以“Aminoalkyl organosilicon with dual chemical sites for SO₂absorption and analysis of site-specific absorption entropy and enthalpy”和“Aminosiloxane having double absorption sites with low viscosity for efficient SO₂capture”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132946）和Journal of Environmental Chemical Engineering（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.111362）上。

二氧化硫（SO₂）是一種無色、具有刺激性的氣體，高效脫除工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的SO₂對環(huán)境保護和人體健康至關(guān)重要。濕法煙氣脫硫因其高效而成為廣泛使用的脫硫方法，但仍存在著一些問題，如吸收劑的高粘度、低熱穩(wěn)定性等限制了其進一步發(fā)展。

分子分離與催化團隊采用了創(chuàng)新的方法，在胺烴基硅油吸收體系的研究基礎(chǔ)上，通過引入苯基和雙吸收位點，合成了1,5-雙(二乙氨基)-1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷(BADPS)吸收劑。該吸收劑的熱穩(wěn)定顯著提高，而粘度顯著低于離子液體等吸收劑，其雙位點結(jié)構(gòu)也提供了更大的SO₂吸收量。通過準一階反應(yīng)速率方程式變形式，獲得了吸收反應(yīng)的速率常數(shù)和飽和吸收量；基于吸收動力學(xué)和熱力學(xué)分析，獲得了最佳吸收和解吸溫度。BADPS吸收反應(yīng)的吸熱變化(ΔH)和熵變化(ΔS)顯示報告的SO₂吸收劑的最高絕對值。此文的研究豐富了胺烴基硅油脫硫體系，為酸性氣體吸收劑設(shè)計和能耗分析提供了更多的思路。

上述論文的第一作者為我院2020級碩士研究生萬蘆銳，通訊作者為趙文波教授和徐志勇講師，通訊單位為昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院。

此外，團隊通過兩步反應(yīng)合成了一種具有雙吸收位點的新型氨基硅氧烷（3-二乙氨基甲基-1,1,3,3-四甲基-二硅氧烷基甲基）-二乙胺（DTDA）。該吸收劑在吸收前后均具有較低的粘度。DTDA的吸收能力可達3.42 mol/mol（303.15 K, 1 atm）。SO₂的解吸在363.15 K下可實現(xiàn)，且具有良好的循環(huán)吸收性能。此外，隨著二甲基硅油（DSO）的引入，獲得了具有相變行為的混合吸收體系（DTDA-DSO）。混合吸收系統(tǒng)不僅表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性，而且具有較低的熱脫附能耗。DTDA-DSO優(yōu)異的吸收性能使其在SO₂捕集領(lǐng)域具有巨大的潛力，可為其工業(yè)應(yīng)用提供有力支撐。

上述論文的第一作者為我院2021級碩士研究生趙威，通訊作者為趙文波教授和徐志勇講師，通訊單位為昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院。

該系列研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（22278198, 22068016, 21666011）和云南省高層次人才專項支持計劃（YNWR-QNBJ-2018-369）的資助。