一种固态胺基二氧化碳捕获材料的制备方法技术领域
本发明属于一种固态胺基二氧化碳捕获材料的制备方法
背景技术
自工业革命以来，人类活动大量燃烧化石燃料导致大气中二氧化碳含量持续升
高。二氧化碳作为一种“温室气体”，它对温室效应的贡献率在70％以上。温室效应造成全球
气候变暖，厄尔尼诺现象频发，威胁人类生存，因此减少大气中二氧化碳的含量成为人们日
益关注的焦点。二氧化碳捕集、封存及利用技术，能够直接、有效的减少烟道气中二氧化碳，
据预测会在未来几十年内对二氧化碳减排的贡献越来越高，已成为当前各国研究的重点。
目前比较成熟的捕获技术是液体胺吸收法，但其主要缺点是再生能耗大，胺类物质容易失
活，且对设备腐蚀严重。而固态胺吸附剂吸附容量高，选择性好且可克服液胺吸收法的缺
点。Shubin Yang等以氧化石墨烯/介孔氧化硅层状材料为载体负载聚乙烯亚胺制备了三明
治型二氧化碳吸附剂。该型吸附材料具有良好的热导性，聚乙烯亚胺负载量高，薄片结构有
助于二氧化碳在材料表面扩散、吸附，有利于热传导。75℃，100kPa二氧化碳分压条件下，该
吸附剂最大吸附容量为3.9mmol-CO2/g-吸附剂，并表现出较高的稳定性。(Yang,S.；Zhan,
L.；Xu,X.；Wang,Y.；Ling,L.；Feng,X.,先进材料2013,25(15),2130-2134.)Sanz,Raúl等采
用嫁接-浸渍双功能法，制备了胺改性扩孔SBA-15吸附剂。由于嫁接型氨官能团与浸渍类胺
物质之间的协同作用，45℃，0.15bar二氧化碳偏压条件下，双功能胺吸附剂二氧化碳负载
量高达5.34mmol-CO2/g-吸附剂。(Sanz,R.；Calleja,G.；Arencibia,A.；Sanz-Pérez,E.S.,
材料化学A 2013,1(6),1956.)但固态胺类吸附剂循环稳定性能较差，吸附剂制备过程复杂
或需要昂贵的原料与模版剂，负载胺利用率低，吸附剂二氧化碳吸附容量、吸附动力学速率
有待进一步提高。
目前，吸附法推广应用的难点在于高性能吸附剂的选择与大规模制备。因此，研究
开发新型高效的二氧化碳吸附剂，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是一种原料易得，价格低，制备条件温和，步骤简单，可大规模生产，
高效的固态胺二氧化碳吸附剂的制备方法。
本发明使用葡萄糖等廉价原料，采用模版法，在温和条件下制备了介孔纳米氧化
硅空心球。然后采用简单浸渍法，将四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚乙烯亚胺等胺类物质及十
六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、
聚乙二醇(PEG)等表面活性剂负载到氧化物空心球上，制备了二氧化碳吸附剂。制备该吸附
剂所使用原料易得，价格低，制备条件温和，步骤简单，因此该发明具有较强创新性及大规
模制备可行性。
本发明具体的制备方法，包括如下步骤:
(1)配置浓度为1～4M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150～
180℃条件下水热反应10～20h，制备碳球；
(2)将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲醇与乙醇的混合溶
液(甲醇:乙醇体积比为1:1～3)中，再加入浓氨水，搅拌反应12～24h，过滤，500～600℃焙
烧3～6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为10～20:1～2:1～4:400:10～20；
(3)将氧化硅空心球加入有机胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1～2h，80～100℃
烘干24～48h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，命名为SX-AY型吸附剂，其中氧化硅空心
球:有机胺:乙醇质量比为10:10～50:100；
或将氧化硅空心球加入到表面活性剂，有机胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1～
2h，80～100℃烘干24～48h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中氧化硅空心球:表面
活性剂:有机胺:乙醇的质量比为10:1～6:10～50:100，命名为SX-AY-BZ型吸附剂。
如上所述的有机胺为四乙烯五胺(TEPA)、五乙烯六胺(PEHA)或聚乙烯亚胺(PEI)。
如上所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚环氧乙烷-聚环氧丙
烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)或聚乙二醇(PEG)。
吸附剂组成如下:
SX-AY型吸附剂，其中SX为氧化硅空心球，A为有机胺，Y为有机胺在吸附剂中的质量
百分数，Y:50～83wt.％。
SX-AY-BZ型吸附剂，其中SX为氧化硅空心球，A为有机胺，Y为有机胺类在吸附剂中
的质量百分数，B为表面活性剂，Z为表面活性剂在吸附剂中的质量百分数，Y:70～78wt.％，
Z:2～10wt.％。
氧化硅空心球性质参数:比表面积800～1400m2 g-1，介孔孔径2～3nm，粒径400～
900nm，壳厚度为20～90nm。
本发明制备的吸附剂的应用，包括如下步骤:
吸附剂先在常压，空速5000～6000mL g-1 h-1，T＝80～120℃条件下以氮气脱附2
～3h；再在常压，空速3000～4000mL g-1 h-1，T＝30～100℃条件下对CO2体积含量为14～
16％的烟道气进行吸附2～3h。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1)该吸附剂制备方法简单，原料廉价易得，易于操作，并且性能重复性好，容易实
现工业放大。
2)空心球空腔具有较大体积，可以提高胺负载量，且介孔材料与胺类物质协同作
用，提高CO2吸附容量。
3)空心介孔材料具有适宜粒径大小及壳厚度，既可以保证材料的结构稳定性，又
有利于CO2的扩散，提高吸附动力学。
4)吸附剂中添加少量表面活性剂，既有利于CO2的扩散，又可以提高吸附材料的CO2
负载量。
具体实施方式
实施例1.配置浓度为1M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150℃
条件下水热反应10h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:1)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，500℃
焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S1。将氧化硅空心球加入四乙烯五胺与
乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中
氧化硅空心球:四乙烯五胺:乙醇质量比为10:10:100，命名为S1-TEPA50型吸附剂。
S1-TEPA50型吸附剂中，有机胺TEPA的质量百分数为50wt.％。氧化硅空心球S1性质
参数：比表面积800m2 g-1，介孔孔径2nm，粒径400nm，壳厚度为20nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在100℃，空速5000mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为14％，其他为N2)，T＝80℃，流速4000mL g-1 h-1，吸附2h，二氧化碳红外分析仪在线检测尾
气组成(下同)。所得结果如下：
实施例2.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃
条件下水热反应12h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:2)中，再加入浓氨水，搅拌反应12h，过滤，520℃
焙烧3h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为12:1.2:1:400:12，命名为S2。将氧化硅空心球加入四乙烯五胺
与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1h，80℃烘干28h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中
氧化硅空心球:四乙烯五胺:乙醇质量比为10:10:100，命名为S2-TEPA50型吸附剂。
S2-TEPA50型吸附剂中，有机胺TEPA的质量百分数为50wt.％。氧化硅空心球S2性质
参数：比表面积860m2 g-1，介孔孔径2.5nm，粒径400nm，壳厚度为40nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在80℃，空速5300mL g-1h-1
下脱附2.4h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15％，其他为N2)，T＝30℃，流速3300mL g-1 h-1，吸附3h，二氧化碳红外分析仪在线检测尾
气组成(下同)。所得结果如下：
实施例3.配置浓度为3M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，170℃
条件下水热反应15h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:1.5)中，再加入浓氨水，搅拌反应16h，过滤，550
℃焙烧4h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙
醇混合溶液:浓氨水质量比为14:1.4:1:400:14，命名为S3。将氧化硅空心球加入四乙烯五
胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1.4h，85℃烘干32h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，
其中氧化硅空心球:四乙烯五胺:乙醇质量比为10:10:100，命名为S3-TEPA50型吸附剂。
S3-TEPA50型吸附剂中，有机胺TEPA的质量百分数为50wt.％。氧化硅空心球S3性质
参数：比表面积1400m2g-1，介孔孔径3nm，粒径600nm，壳厚度为20nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在120℃，空速5600mL g-1
h-1下脱附2.6h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含
量为16％，其他为N2)，T＝100℃，流速3600mL g-1 h-1，吸附2.8h，二氧化碳红外分析仪在线
检测尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例4.配置浓度为4M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，180℃
条件下水热反应20h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应20h，过滤，600℃
焙烧5h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为18:1.8:1:400:18，命名为S4。将氧化硅空心球加入四乙烯五胺
与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1.8h，90℃烘干36h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其
中氧化硅空心球:四乙烯五胺:乙醇质量比为10:10:100，命名为S4-TEPA50型吸附剂。
S4-TEPA50型吸附剂中，有机胺TEPA的质量百分数为50wt.％。氧化硅空心球S4性质
参数：比表面积1000m2 g-1，介孔孔径2.6nm，粒径900nm，壳厚度为30nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在90℃，空速6000mL g-1 h-1
下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量为
15.5％，其他为N2)，T＝40℃，流速4000mL g-1 h-1，吸附2.5h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例5.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150℃
条件下水热反应10h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，600℃
焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为10:1:2:400:10，命名为S5。将氧化硅空心球加入五乙烯六胺与
乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中
氧化硅空心球:五乙烯六胺:乙醇质量比为10:30:100，命名为S5-PEHA75型吸附剂。
S5-PEHA75型吸附剂中，有机胺PEHA的质量百分数为75wt.％。氧化硅空心球S5性质
参数：比表面积900m2 g-1，介孔孔径2.3nm，粒径600nm，壳厚度为80nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在100℃，空速5500mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15％，其他为N2)，T＝75℃，流速3500mL g-1 h-1，吸附2.9h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例6.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150℃
条件下水热反应10h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:2)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，550℃
焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为10:1:3:400:10，命名为S6。将氧化硅空心球加入五乙烯六胺与
乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中
氧化硅空心球:五乙烯六胺:乙醇质量比为10:30:100，命名为S6-PEHA75型吸附剂。
S6-PEHA75型吸附剂中，有机胺PEHA的质量百分数为75wt.％。氧化硅空心球S6性质
参数：比表面积1100m2 g-1，介孔孔径3nm，粒径600nm，壳厚度为90nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在105℃，空速5100mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为14％，其他为N2)，T＝85℃，流速3900mL g-1 h-1，吸附2.1h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例7.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，150℃
条件下水热反应10h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:2.5)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，550
℃焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙
醇混合溶液:浓氨水质量比为10:1:4:400:10，命名为S7。将氧化硅空心球加入五乙烯六胺
与乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其
中氧化硅空心球:五乙烯六胺:乙醇质量比为10:30:100，命名为S7-PEHA75型吸附剂。
S7-PEHA75型吸附剂中，有机胺PEHA的质量百分数为75wt.％。氧化硅空心球S7性质
参数：比表面积1300m2 g-1，介孔孔径2nm，粒径900nm，壳厚度为90nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在105℃，空速5200mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为14.5％，其他为N2)，T＝77℃，流速3950mL g-1 h-1，吸附2h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例8.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃
条件下水热反应16h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，550℃
焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S8。将氧化硅空心球加入聚乙烯亚胺与
乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中
氧化硅空心球:聚乙烯亚胺:乙醇质量比为10:20:100，命名为S8-PEI66型吸附剂。
S8-PEI66型吸附剂中，有机胺PEI的质量百分数为66wt.％。氧化硅空心球S8性质参
数：比表面积1200m2 g-1，介孔孔径2.7nm，粒径700nm，壳厚度为30nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在110℃，空速6000mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15％，其他为N2)，T＝60℃，流速4000mL g-1 h-1，吸附3h，二氧化碳红外分析仪在线检测尾
气组成(下同)。所得结果如下：
实施例9.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃
条件下水热反应12h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于甲
醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，550℃
焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙醇
混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S9。将氧化硅空心球加入聚乙烯亚胺与
乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中
氧化硅空心球:聚乙烯亚胺:乙醇质量比为10:40:100，命名为S9-PEI80型吸附剂。
S9-PEI80型吸附剂中，有机胺PEI的质量百分数为80wt.％。氧化硅空心球S9性质参
数：比表面积1300m2 g-1，介孔孔径2.2nm，粒径700nm，壳厚度为60nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在120℃，空速5900mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15.5％，其他为N2)，T＝75℃，流速4000mL g-1 h-1，吸附2.3h，二氧化碳红外分析仪在线检
测尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例10.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，180
℃条件下水热反应10h，制备碳纳米球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后
溶于甲醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过
滤，580℃焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲
醇/乙醇混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S10。将氧化硅空心球加入聚乙烯
亚胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附
剂，其中氧化硅空心球:聚乙烯亚胺:乙醇质量比为10:50:100，命名为S10-PEI83型吸附剂。
S10-PEI83型吸附剂中，有机胺PEI的质量百分数为83wt.％。氧化硅空心球S10性质
参数：比表面积1230m2 g-1，介孔孔径2.7nm，粒径900nm，壳厚度为80nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在105℃，空速5800mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15％，其他为N2)，T＝74℃，流速3700mL g-1 h-1，吸附2.4h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例11.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，180
℃条件下水热反应10h，制备碳纳米球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后
溶于甲醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过
滤，580℃焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲
醇/乙醇混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S10。将氧化硅空心球加入十六烷
基三甲基溴化铵，五乙烯六胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌2h，100℃烘干24h，制得氧化
硅空心球负载胺型吸附剂，其中氧化硅空心球:十六烷基三甲基溴化铵:五乙烯六胺:乙醇
质量比为10:1:39:100，命名为S10-PEHA78-CTAB2型吸附剂。
S10-PEHA78-CTAB2型吸附剂中，有机胺PEHA的质量百分数78wt.％，CTAB的质量百分
数为2wt.％。氧化硅空心球S10性质参数：比表面积1050m2 g-1，介孔孔径3nm，粒径900nm，壳
厚度为65nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在100℃，空速5000mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15％，其他为N2)，T＝75℃，流速4000mL g-1 h-1，吸附2.4h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例12.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，180
℃条件下水热反应10h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于
甲醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，600
℃焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙
醇混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S11。将氧化硅空心球加入聚环氧乙烷-
聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，五乙烯六胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1.2h，
85℃烘干48h，制得氧化硅空心球负载胺型吸附剂，其中氧化硅空心球:聚环氧乙烷-聚环氧
丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物:五乙烯六胺:乙醇质量比为10:2:38:100，命名为S11-
PEHA76-P1234型吸附剂。
S11-PEHA76-P1234型吸附剂中，PEHA的质量百分数为76wt.％，表面活性剂P123的质
量百分数为4wt.％。氧化硅空心球S11性质参数：比表面积1100m2 g-1，介孔孔径2.4nm，粒径
700nm，壳厚度为40nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在104℃，空速6000mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为16％，其他为N2)，T＝85℃，流速4000mL g-1 h-1，吸附2.5h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例13.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，180
℃条件下水热反应10h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于
甲醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:3)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，600
℃焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙
醇混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S11。将氧化硅空心球加入聚乙二醇，五
乙烯六胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1.6h，90℃烘干36h，制得氧化硅空心球负载胺型
吸附剂，其中氧化硅空心球:聚乙二醇:五乙烯六胺:乙醇质量比为10:4:36:100，命名为S11-
PEHA72-PEG8型吸附剂。
S11-PEHA72-PEG8型吸附剂中，有机胺PEHA的质量百分数为72wt.％，表面活性剂PEG
的质量百分数为8wt.％。氧化硅空心球S11性质参数：比表面积1100m2 g-1，介孔孔径2.4nm，
粒径700nm，壳厚度为40nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在115℃，空速5900mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15％，其他为N2)，T＝70℃，流速3800mL g-1 h-1，吸附2.5h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
实施例14.配置浓度为2M的葡萄糖溶液，移入含聚四氟乙烯内衬的反应釜中，180
℃条件下水热反应10h，制备碳球。将碳球，十六烷基三甲基溴化铵，正硅酸四乙酯先后溶于
甲醇/乙醇的混合溶液(甲醇:乙醇体积比为1:2)中，再加入浓氨水，搅拌反应24h，过滤，600
℃焙烧6h，制备氧化硅空心球，其中碳球:十六烷基三甲基溴化铵:正硅酸四乙酯:甲醇/乙
醇混合溶液:浓氨水质量比为10:1:1:400:10，命名为S11。将氧化硅空心球加入聚乙二醇，五
乙烯六胺与乙醇组成的混合溶液中，搅拌1.7h，95℃烘干40h，制得氧化硅空心球负载胺型
吸附剂，其中氧化硅空心球:聚乙二醇:五乙烯六胺:乙醇质量比为10:5:35:100，命名为S11-
PEHA70-PEG10型吸附剂。
S11-PEHA70-PEG10型吸附剂中，有机胺PEHA的质量百分数为70wt.％，表面活性剂
PEG的质量百分数为10wt.％。氧化硅空心球S11性质参数：比表面积1100m2 g-1，介孔孔径
2.4nm，粒径700nm，壳厚度为40nm。
在固定床反应器中进行CO2吸附，反应前吸附剂以氮气在100℃，空速6000mL g-1
h-1下脱附2h，切换成CO2/N2的混合气进行吸附，吸附条件为：模拟烟道气(其中CO2体积含量
为15％，其他为N2)，T＝75℃，流速4000mL g-1 h-1，吸附2.5h，二氧化碳红外分析仪在线检测
尾气组成(下同)。所得结果如下：
综上所述，氧化物空心球介孔材料负载胺型吸附剂对二氧化碳具有较好的选择性
及较高的吸附容量，通过对制备条件的调节，可以制备出性能更加优良的吸附剂。空心结构
的存在可以提高胺类物质的负载量，较薄的壁厚可以提高CO2吸脱附动力学，表面活性剂的
添加则对吸附容量和吸附动力学速率的提高都有促进作用。通过实验证明，该吸附剂体系
对二氧化碳普遍具有较高的选择性能，其吸附容量最高可达到约5.40mmol/g。经文献检索，
未见过类似吸附剂体系报道，属于创新性工作。