Uma Metodologia Sintética para Preparação de Compósitos de Sílica à Base de Aminas Impregnados e Enxertados para Captura de Carbono

Summary

Este trabalho visa facilitar o desenvolvimento de técnicas padronizadas para impregnação ou enxertia de compostos aminados em substratos de sílica, que são frequentemente amplamente descritas na literatura. Quantidades específicas de solvente, substrato, aminas e os valores de outros parâmetros experimentais importantes serão discutidos em detalhes.

Abstract

Recentemente, tem havido um esforço significativo para reduzir ou mitigar as emissões de CO₂ por meio do uso de materiais de captura de carbono para métodos de fonte pontual ou captura direta do ar (DAC). Este trabalho enfoca adsorventes de CO₂ funcionalizados com amina para DAC. Esses materiais são promissores para a remoção de CO₂ , pois possuem baixo consumo de energia de regeneração e alta capacidade de adsorção. A incorporação de espécies de aminas em um substrato poroso combina as vantagens da afinidade das espécies de aminas ao CO₂ com os grandes volumes de poros e áreas superficiais do substrato poroso. Existem três métodos comumente usados para preparar sorventes de CO₂ à base de amina, dependendo da seleção da espécie de amina, suporte de material e método de preparação. Esses métodos são impregnação, enxertia ou síntese química. A sílica é uma escolha predominante de material de substrato devido ao seu tamanho de poro ajustável, tolerância à umidade, estabilidade à temperatura e capacidade de adsorver CO₂ em baixas concentrações para aplicações de DAC. Procedimentos sintéticos típicos e atributos primários de compósitos de amina-sílica impregnados e enxertados são descritos aqui.

Introduction

As emissões antropogênicas de CO 2 nas últimas décadas têm sido amplamente implicadas como o principal fator impulsionador do efeito estufa e, consequentemente, das mudanças climáticas relacionadas 1,2,3,4. Existem dois métodos gerais para a captura de CO₂, fonte pontual e captura direta de ar. Por mais de 50 anos, as tecnologias de captura de CO 2 com lavagem úmida têm sido utilizadas para captura de fontes pontuais na indústria para mitigar as emissões de CO₂ ^5,6

Protocol

NOTA: Detalhes relacionados ao equipamento, instrumentação e produtos químicos usados nesta seção podem ser encontrados na Tabela de Materiais.

1. Impregnação de sílica com polietilenoimina de massa molar de 800 g/mol (PEI 800)

1. Preparação da reação
   1. Use metanol anidro como solvente nesta reação. Tem um baixo ponto de ebulição; assim, sua volatilidade facilita sua posterior remoção em temperaturas mais baixas.
      NOTA: O solven.......

Discussion

Os métodos aqui descritos destinam-se a fornecer um protocolo para a preparação de adsorventes impregnados e enxertados de amina compósitos de sílica. Os procedimentos que documentamos são baseados na revisão de técnicas relatadas na literatura e aquelas refinadas em nosso laboratório. ^1,2,3. A preparação desses materiais é útil no campo da pesquisa de remoção de dióxido de carbono para desenvolver ou comparar ou.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anhydrous methanol	Sigma-Aldrich	322415	Does not come with sure-seal
Anhydrous toluene	Sigma-Aldrich	244511	Comes with sure-seal
Ceramic Stirring Hot Plate	NA	NA	The size, watage, and thermal capabilities of the stirr plate will differ depending on individual lab facilities.
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)	Nicolet i550 series spectrometer	NA	Run on OMNIC standard software
Gastight syringe	NA	NA	As long as the gas tight syringe has a PTFE plunger and luer tip, is suited for air sensitive technique and can be used in this protocol.
Glass vial	NA	NA	As long as the vial is made if borosilicate glass and has a screw based cap the brand name, size, or general shape does not matter for the protocol.
MCM-41 silica	ACS Material	MSM41A01	Cas no. 7631-86-9
Metal needle	NA	NA	Syringe needles need to be stainless steel. It is recommended to determine length and outerdiameter of needle by what will be transferred using the gas tight syringe. For large quantities of liquid a larger outer diameter will improve transfer rates.
N’-(3-trimethylsilyl propyl) diethyleneamine (DAS)	Sigma-Aldrich	104884	Comes with sure-seal
Polyethyleneimine (PEI)	Sigma-Aldrich	408719	Does not come with sure-seal
Schlenk round bottom flask	ChemGlass AirFree	NA	As long as the flask is suited for high pressure and temperture but the brand name, size, or general shape does not matter for the protocol
Thermogravemetric Anlysis (TGA)	TA Advantage	NA	550 series from Waters and TA Instruments