吡啶羧酸类离子液体的合成及其在CO2和SO2的吸收及转化中的应用文献综述

 2022-12-30 05:12

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、课题背景

二氧化硫（SO2）和二氧化碳（CO2）都是日常产生的主要的大气污染物，而SO2不但会造成酸雨、而且对雾霾等目前亟待解决的环境污染问题也有较大影响[1]。烟气脱硫是当前控制SO2排放量最有效的手段之一。目前应用于工业处理废气中SO2的方法主要有干法、湿法和半干法[2,3]等，传统处理方式如有机胺法、双氧水法等，也都具有耗能大或成本高等缺点。因此，找寻一种条件温和、高效、清洁并且廉价的SO2吸收方式已是当务之急，在此背景下，离子液体作为一种SO2的新型吸附剂，已经逐渐受到人们的关注。

离子液体，是一类熔点与室温接近的盐，以其熔点低、蒸气压小、电化学窗大 、酸性可调及良好的溶解度、粘度、密度等特点已经被广泛应用于电化学、有机合成[4]、催化、分析[5]等领域，并因其对环境友好的特点被称为绿色有机溶剂。

自2004年Wu[6]首次报道应用离子液体吸收SO2，到目前对离子液体应用于吸附酸性气体进行的研究已经取得一定进展，有学者合成并研究了咪唑类[7,8,9]、胍类[10]、胺类等离子液体对SO2的吸附效果。针对传统方法处理SO2，离子液体具有以下优势[11]：①液程宽，不易挥发，避免了传统有机吸收剂易挥发、易损失的缺点；②环境友好，无废水和废渣产生，减少污染且工艺简单；③吸收剂可经解吸再生并重复利用；④吸收的气体解吸后较为纯净，可进一步利用。⑤成本低廉，易于制备。

目前探究出离子液体吸收SO2的机理[12]主要包括：①化学吸收；②物理吸附；③既有化学吸收又有物理吸附。基于离子液体离子结构和阴阳离子间配伍的多样性，学者通过引入不同官能团对离子进行功能化以及改变离子间的配伍，对离子液体吸收SO2的能力和可回收性进行了不同方案的优化。Hong[13]合成的醚功能化的咪唑盐离子液体，能高效吸收SO2，并且在100℃加热条件下，SO2能很好解吸实现吸收剂的再利用。而Wang[14]在咪唑母体上引入-SCN、-C(CN)3，使其具有相较以往离子液体对SO2更低的吸收焓，而具有良好的吸收可逆性。

然而，尽管目前离子液体作为SO2吸收剂的优势显著，其在吸收能力、可循环性等方面仍有待进一步研究和提升，并且目前对其吸附酸性气体的机理也有待进一步阐明。此外，要实现离子液体脱硫的工业化应用，降低其制备成本的研究必不可少。

二、要解决的问题

本课题将设计并合成一系列以吡啶为母体功能酸化的离子液体，研究其对SO2的吸收效果。并通过改变吡啶羧酸类离子液体羧基的取代位置以及将羧基衍生化，探究其结构改变对其吸收SO2能力的影响，以期找到最佳吸附剂的结构，并进一步阐明吡啶羧酸类离子液体对SO2的吸收机制。

三、可行性分析

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