劉秋平, 趙 雨,2,3, 王家煒, 艾 寧,2,3

(1. 浙江工業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院, 浙江 杭州 310014; 2. 浙江省生物燃料利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310014; 3. 石油和化工行業(yè)生物柴油技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310014; 4.阿斯頓大學(xué) 化學(xué)工程與應(yīng)用化學(xué)系, 英國(guó) 伯明翰 B4 7ET)

1 前 言

高效低能耗捕集和封存溫室氣體CO2是當(dāng)今研究的一大熱點(diǎn)，其中固體吸附法是現(xiàn)階段研究較多的一種高效捕集CO2方法[1-2]。層狀雙氫氧化物(LDHs)是一種層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)功能材料，具有豐富的孔結(jié)構(gòu)且層間具有較多的堿性位點(diǎn)，已被用于吸附捕集CO2，但其吸附容量相對(duì)較低(0.1～0.6 mmol?g-1)[3-6]，限制了其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。對(duì)LDHs進(jìn)行氨基改性是提高其CO2吸附性能的有效方法。

目前LDHs的氨基改性研究包括表面活性劑法和剝落法[7-8]。表面活性劑法主要利用氨基硅烷在特定pH下質(zhì)子化，通過靜電作用與陰離子表面活性劑結(jié)合，以鹽的形式插入LDHs層間，陳化得到具有0.8～1.1 mmol?g-1[7,9]CO2吸附容量的LDH中間產(chǎn)物，經(jīng)乙醇胺萃取去除陰離子表面活性劑后，材料的吸附容量可提高至1.39 mmol?g-1[7]。剝落法改性過程主要利用超聲處理將插層于LDHs的陰離子表面活性劑剝落，促使氨基硅烷與層板上的羥基發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)氨基負(fù)載。該方法可將LDHs的CO2吸附容量提高至1.0 mmol?g-1[8]。EZEH等[10]在最近的報(bào)道中將超聲輔助引入表面活性劑法，研究了超聲前后氨基改性LDHs 形貌及CO2吸附性能的變化，發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲處理的LDHs穩(wěn)定性、循環(huán)利用性能大幅提高，但吸附容量反而下降(0.6 mmol?g-1)。本課題組在之前的報(bào)道中[9]提出了一種表面活性劑和超聲共同作用的復(fù)合改性法，即先采用表面活性劑法制備LDHs，然后在超聲輔助下進(jìn)行剝落改性，制得樣品的CO2吸附容量可達(dá)2.26 mmol?g-1，相比單獨(dú)利用表面活性劑法和剝落法制備的氨基改性LDHs，其CO2吸附容量有較大幅度提升，但此復(fù)合改性法仍需要用到乙醇胺、甲苯等有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境不友好，且制備過程耗時(shí)較長(zhǎng)，能耗較高。因此，進(jìn)一步完善復(fù)合改性方法，研究超聲輔助對(duì)材料制備及其CO2吸附性能影響，具有十分重要的意義。

本文通過超聲輔助表面活性劑法，制備不同超聲強(qiáng)度下的氨基改性MgAl-LDHs，利用XRD、TG、EA、BET、SEM和XPS等手段對(duì)材料進(jìn)行表征，并對(duì)材料的CO2吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，具體研究超聲強(qiáng)度對(duì)材料物理結(jié)構(gòu)性質(zhì)和CO2吸附性能的影響。

2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

2.1 主要試劑

六水合硝酸鎂(Mg(NO3)2?6H2O，AR)購(gòu)自上海泗聯(lián)化工廠；九水合硝酸鋁(Al(NO3)3?9H2O，AR) 購(gòu)自上海振興試劑廠；氫氧化鈉(NaOH，AR)購(gòu)自西隴化工股份有限公司；N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(C8H22N2O3Si，95%)購(gòu)自阿拉丁試劑公司；十二烷基磺酸鈉(C12H25NaO3S，97%)購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)；無(wú)水乙醇(C2H5OH，AR)購(gòu)自安徽安特食品股份有限公司。

2.2 樣品制備

通過共沉淀方法制備LDHs樣品：取3.99 g Mg(NO3)2·6H2O 和1.95 g Al(NO3)3·9H2O，按摩爾比3：1配制水溶液A。取6.94 g的N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、2.83 g十二烷基磺酸鈉(DS)溶于50 mL無(wú)水乙醇和100 mL去離子水的混合液得到溶液B，其中n(Mg2+)：n(Al3+)：n(DS)：n(N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷) = 3：1：2：6。將A緩慢加入到B中，70 ℃下劇烈攪拌，同時(shí)開啟超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)對(duì)溶液進(jìn)行超聲。反應(yīng)溶液的pH值由自動(dòng)控制加液機(jī)穩(wěn)定在10±0.1。滴加完畢后陳化4 h。然后抽濾、洗滌、干燥得到氨基改性層狀雙氫氧化物。根據(jù)額定功率(650 W) 10%、30%、50% 的超聲強(qiáng)度(分別為65、195 和325 W)將樣品分別記為UL10-LDH、UL30-LDH、UL50-LDH。作為對(duì)比，在無(wú)超聲下相同方法制備樣品Conv-LDH。

2.3 樣品表征

采用X射線衍射(AXS D8 Advance型，BRUKER)分析樣品結(jié)構(gòu)，掃描角(2θ) 2o～65o；采用比表面積孔徑分析儀(3H-2000PS1，貝士德儀器公司)進(jìn)行N2吸脫附實(shí)驗(yàn)，在77 K下測(cè)定樣品的吸脫附等溫線，由BET方程計(jì)算得到樣品比表面積；采用熱重分析儀(TG209F3型，NETZSCH)測(cè)定樣品熱穩(wěn)定性，升溫速率為10 ℃?min-1，氣體流量為30 mL?min-1；采用元素分析儀(Vario Macro Cube型，ELEMENTAR)測(cè)定樣品的C、H、N、S元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)改性前后N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算氨基負(fù)載量；采用掃描電子顯微鏡(VEGA3型，TESCAN)測(cè)定樣品的表面形貌結(jié)構(gòu)；采用X射線光電子能譜儀(ESCALAB 250Xi型，THERMOFISCHER) 測(cè)定催化劑表面元素的價(jià)態(tài)和相對(duì)含量，實(shí)驗(yàn)以單色Al Ka (hv = 1486.6 eV) 為射線源, 分析結(jié)果用C 1s的結(jié)合能 (Eb= 284.6 eV) 進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.4 CO2吸附容量測(cè)定

采用熱重法[9]測(cè)量氨基改性LDHs的CO2吸附容量。取約10 mg樣品放入樣品池，在N2氛圍中加熱到140 ℃，預(yù)處理30 min，降溫至吸附溫度(如30 ℃)，恒溫30 min，此時(shí)樣品的質(zhì)量為m1；將N2替換為純CO2，恒溫180 min，此時(shí)樣品的質(zhì)量為m2；180 min內(nèi)的 (m2-m1)/m1定義為樣品CO2吸附容量。

表1 Conv-LDH和UL-LDHs的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù) Table 1 Pore characteristics of Conv-LDH and UL-LDHs

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 超聲輔助氨基改性UL-LDHs的表征

3.1.1 BET、XRD表征

表1為Conv-LDH、UL-LDHs的孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，對(duì)比Conv-LDH、UL10-LDH、UL30-LDH可知，超聲輔助對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)具有較大影響，在適當(dāng)強(qiáng)度的超聲作用下，材料的平均孔徑呈下降趨勢(shì)，材料的比表面積、孔容均有不同程度的增加；當(dāng)超聲強(qiáng)度進(jìn)一步增加(UL50-LDH)時(shí)，材料的平均孔徑急劇增大，比表面積明顯減小，表明此時(shí)LDH的結(jié)構(gòu)遭到部分破壞。

圖1為Conv-LDH、UL-LDHs的X射線圖譜，由圖可知，UL-LDHs都具有LDHs的特征峰(003)、(006)和(110)，說(shuō)明通過超聲輔助表面活性劑法成功合成了LDHs[7,10]。對(duì)比Conv-LDH、UL10-LDH、UL30-LDH發(fā)現(xiàn)，樣品位于2.45° 的(003)特征峰強(qiáng)度明顯減小，15°～30° 的峰型變緩，由WANG等[8]報(bào)道可知，材料表面氨基硅烷的接枝將使樣品的結(jié)晶度下降，結(jié)合表1結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：低強(qiáng)度的超聲可以有效改善材料微觀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)氨基硅烷接枝，同時(shí)氨基硅烷的接枝使得超聲對(duì)材料比表面積的增加作用減弱，表現(xiàn)為UL10-LDH、UL30-LDH比表面積比Conv-LDH略有增加但不明顯。超聲強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)所得的UL50-LDH樣品(003)特征峰強(qiáng)度不降反而增大，15°～30° 的峰型變窄，主要?dú)w結(jié)于強(qiáng)超聲對(duì)材料的結(jié)構(gòu)影響更顯著，能有效促進(jìn)材料晶化，但對(duì)材料層狀結(jié)構(gòu)的破壞加劇，表現(xiàn)為UL50-LDH基底特征峰(012)、(110)存在但明顯減弱、表1中UL50-LDH比表面積明顯減小，平均孔徑急劇增大。而材料部分層狀結(jié)構(gòu)的破壞影響了氨基硅烷接枝，使氨基改性對(duì)LDH材料晶化度的降低作用減弱，因而UL50-LDH晶化度顯著增強(qiáng)，表現(xiàn)為(003)特征峰強(qiáng)度增大。

圖1 樣品的射圖譜 Fig.1 XRD patterns of the samples

3.1.2 SEM分析

圖2 樣品的SEM圖 Fig.2 SEM micrographs of the samples

圖2為Conv-LDH、 UL-LDHs在相同倍數(shù)下的SEM圖，由圖可知，Conv-LDH表面相對(duì)光滑，氨基硅烷附著于塊狀結(jié)構(gòu)表面，塊狀結(jié)構(gòu)的直徑基本在10～50 μm，當(dāng)制備過程中引入超聲后，發(fā)現(xiàn)UL10-LDH、UL30-LDH的表面發(fā)生了明顯的侵蝕，UL10-LDH內(nèi)部仍以塊狀為主，表層塊狀結(jié)構(gòu)明顯變少，不規(guī)律的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)明顯增加，UL30-LDH中則呈均勻的小顆粒狀，且塊狀結(jié)構(gòu)明顯由小顆粒團(tuán)聚形成。這可能是晶體形成過程中超聲波的空化效應(yīng)[11-12]造成的，即超聲過程中微泡的坍塌會(huì)帶來(lái)微流現(xiàn)象，導(dǎo)致LDHs部分層板發(fā)生侵蝕，比表面積增大同時(shí)，微流現(xiàn)象促使氨基硅烷的接枝位點(diǎn)更為分散。對(duì)于UL50-LDH，SEM圖中出現(xiàn)了大量光滑的片狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合XRD結(jié)果中UL50-LDH基底特征峰(012)、(110)明顯減弱以及BET結(jié)果中材料的比表面積明顯減小、平均孔徑顯著增大，可發(fā)現(xiàn)超聲強(qiáng)度過大，易造成LDH的部分層板斷裂。

3.1.3 元素分析

氨基改性層狀雙氫氧化物的 C、H、N、S元素的質(zhì)量百分含量由元素分析儀測(cè)定，并以此計(jì)算LDHs層間插入的分子式，LDHs的胺負(fù)載量通過N元素的含量計(jì)算(胺負(fù)載量 = N元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)×1000/14)。表2為4個(gè)樣品的元素分析結(jié)果，相比較于Conv-LDH， UL10-LDH、UL30-LDH的胺負(fù)載量并未發(fā)生很大程度的變化，變化量在 ±0.08 mmol?g-1。這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中氨基硅烷的投入量處于過量狀態(tài)，氨基硅烷在LDHs的形成過程中接枝已接近飽和，所以超聲對(duì)氨基硅烷負(fù)載量增幅不明顯。UL50-LDH的胺負(fù)載量明顯減少，比Conv-LDH下降了0.4 mmol?g-1，說(shuō)明此時(shí)超聲強(qiáng)度過大，造成部分層板坍塌，氨基硅烷的接枝位點(diǎn)變少，整體胺負(fù)載量減少。此外，由表中推導(dǎo)的層間分子式可知：Conv-LDH層間氨基硅烷與表面活性劑的含量基本為1：1，而在UL10-LDH、UL30-LDH層間氨基硅烷含量逐漸高于表面活性劑，UL50-LDH中表面活性劑含量則反而高于氨基硅烷，表明適當(dāng)強(qiáng)度的超聲輔助能改善氨基硅烷和陰離子表面活性劑在LDH層間的接枝比例，對(duì)提高樣品中游離氨基的比例具有積極意義。

表2 Conv-LDH和UL-LDHs的元素分析結(jié)果 Table 2 Elemental analysis of Conv-LDH and UL-LDHs

3.1.4 熱重分析

采用熱重分析儀測(cè)量了超聲輔助氨基改性LDHs的熱穩(wěn)定性，其結(jié)果如圖3所示。由圖可知，TG曲線顯示有兩個(gè)主要的失重階段。第1階段20～150 ℃，失重主要來(lái)自樣品層間水分子[14]，第2階段為150～800 ℃，此階段的失重來(lái)自于陰離子表面活性劑和氨基硅烷的碳鏈分解[7]。從表3中4個(gè)樣品在兩階段的失重比例可知，超聲作用對(duì)第一階段的影響較大，UL-LDHs的失重明顯少于Conv-LDH，說(shuō)明超聲輔助表面活性劑法制備的材料層間水含量更少，這可能與LDH層間氨基硅烷和陰離子表面活性劑接枝比例變化有關(guān)（表面活性劑的親水性強(qiáng)于氨基硅烷）。對(duì)于第2階段，4個(gè)樣品的失重量均在60% 左右，說(shuō)明在所研究的超聲強(qiáng)度內(nèi)，能制備穩(wěn)定的氨基改性LDHs，這與XRD的結(jié)果一致。

3.1.5 XPS分析

為了進(jìn)一步探究制備過程中超聲作用對(duì)樣品氨基官能團(tuán)的影響，對(duì)樣品進(jìn)行了XPS分析。Conv-LDH、UL-LDHs的N 1s光譜如圖4所示，相關(guān)參數(shù)總結(jié)在表4中。由圖可知，4個(gè)樣品的N 1s光譜均可去卷積成位于(398.9±0.07)和(401±0.4) eV的兩個(gè)峰，分別對(duì)應(yīng)于游離氨基和質(zhì)子化胺[15]。

圖3 Conv-LDH和UL-LDHs的TG曲線 Fig.3 TG curves of Conv-LDH and UL-LDHs

表3 Conv-LDH和UL-LDHs的失重比例 Table 3 Weight loss of Conv-LDH and UL-LDHs

圖4 Conv-LDH和UL-LDHs的XPS光譜 Fig.4 N 1s XPS spectra of Conv-LDH and UL-LDHs

表4 Conv-LDH和UL-LDHs 中N 1s的表面含量和結(jié)合能 Table 4 Surface contents and binding energy of N 1s levels of Conv-LDH and UL-LDHs

由表可知，相比于Conv-LDH，UL10-LDH表面游離氨基含量增加，而質(zhì)子化胺的含量減少，說(shuō)明超聲波能將部分質(zhì)子化胺去質(zhì)子化轉(zhuǎn)變成游離氨基，與上述元素分析和熱重分析的推測(cè)結(jié)果吻合，即：表面活性劑的去除率提高和層間水分子的減少，顯著提高了游離氨基的比例。UL30-LDH的游離氨基含量大量增加，質(zhì)子化胺也有少量增加，胺總量明顯增加，這說(shuō)明超聲強(qiáng)度進(jìn)一步增大后，除了質(zhì)子化胺的轉(zhuǎn)化，超聲帶來(lái)的空化效應(yīng)起了更為主要的作用，空化效應(yīng)增加了材料的比表面積，更多的氨基硅烷均勻地接枝在LDHs表面。而對(duì)于UL50-LDH，雖然游離氨基的占比進(jìn)一步提高，但胺總量明顯減少，說(shuō)明該超聲強(qiáng)度下，不利于氨基硅烷接枝到材料表面，這些結(jié)果均與上述BET、元素分析結(jié)果吻合。

3.2 超聲輔助氨基改性UL-LDHs吸附CO2

3.2.1 材料CO2吸附容量的測(cè)定

圖5為Conv-LDH、 UL-LDHs在30 ℃、純CO2氣氛下的吸附曲線，均經(jīng)過3次重復(fù)吸附實(shí)驗(yàn)得到。由圖可知，制備過程引入超聲之后，UL-LDHs的CO2吸附容量均明顯增大，UL30-LDH的吸附容量達(dá)1.65 mmol?g-1，相較于Conv-LDH的1.1 mmol?g-1提高了50%，也明顯優(yōu)于WANG[7-8]在報(bào)道中經(jīng)乙醇胺萃取、甲苯超聲等方法處理的材料，說(shuō)明在表面活性劑法中引入超聲輔助，能顯著提高氨基改性LDHs的CO2吸附性能。同時(shí)，UL50-LDH無(wú)論是在前15 min 的快速吸附階段還是吸附容量(1.44 mmol?g-1)上都明顯下降，說(shuō)明該方法中超聲強(qiáng)度過大將影響材料的吸附性能，這可能解釋了EZEH[10]在報(bào)道中，超聲輔助材料CO2吸附容量反而下降的現(xiàn)象(600 W)。

圖5 Conv-LDH和UL-LDHs的CO2吸附曲線 Fig.5 Profiles of CO2 adsorption of Conv-LDH and UL-LDHs

圖6 Conv-LDH、UL-LDHs的CO2吸附容量與 胺含量的關(guān)系 Fig.6 Relationship between CO2 adsorption capacity and amine content of Conv-LDH and UL-LDHs

3.2.2 氨基負(fù)載量對(duì)CO2吸附性能的影響

氨基是氨基改性固體吸附材料的吸附活性中心，氨基負(fù)載量是影響氨基改性層狀雙氫氧化物CO2吸附性能的關(guān)鍵因素。Conv-LDH、UL-LDHs的CO2吸附容量與氨基負(fù)載量的關(guān)系如圖6所示(游離氨基的含量 = 總胺負(fù)載量(EA) × 游離氨基比例(XPS))。由圖可知，與Conv-LDH相比，UL10-LDH、UL30-LDH的胺負(fù)載量變化不大，但CO2吸附容量明顯增大。UL50-LDH的胺負(fù)載量明顯減少，但CO2吸附容量仍比Conv-LDH大。說(shuō)明超聲輔助法制備的LDHs其CO2吸附容量并不直接取決于胺負(fù)載量，這與之前關(guān)于復(fù)合改性[9]報(bào)道中的結(jié)論有所區(qū)別。

從圖中觀察到，隨著超聲強(qiáng)度的增加，LDHs游離氨基的含量逐漸增加，UL10-LDH、UL30-LDH的CO2吸附容量也隨之增大，但游離氨基含量的提高程度要明顯小于其CO2吸附容量的提高程度，這說(shuō)明游離氨基含量是影響UL-LDHs CO2吸附性能的重要因素，但并非唯一因素，UL-LDHs的吸附性能可能還與材料的比表面積、孔容等有關(guān)。UL50-LDH是特殊情況，其游離氨基含量較高，但CO2吸附容量卻明顯減少，這與UL50-LDH比表面積急劇下降，平均孔徑顯著增大以及總胺負(fù)載量明顯下降有關(guān)，另外也與本文對(duì)游離氨基含量的計(jì)算方式有關(guān)，游離氨基的比例來(lái)自XPS分析，主要基于樣品表面元素，而UL50-LDH 的SEM圖中表明材料存在明顯的層板斷裂，部分內(nèi)孔中的游離氨基暴露被檢測(cè)[13]，因此對(duì)于UL50-LDH，通過該比例計(jì)算得到的整體游離氨基含量偏大。

3.2.3 吸附動(dòng)力學(xué)分析

本研究分別采用準(zhǔn)一級(jí)模型、準(zhǔn)二級(jí)模型及雙指數(shù)模型對(duì)樣品CO2吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合，相關(guān)參數(shù)見表5，每個(gè)樣品的吸附數(shù)據(jù)點(diǎn)及3個(gè)模型下的擬合曲線如圖7所示。由圖可知，相較于準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)模型，雙指數(shù)模型擬合的曲線與氨基改性LDHs的CO2吸附曲線重合度最高。

表5 Conv-LDH和UL-LDHs吸附動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)和R2 Table 5 Parameters of CO2 kinetic models and R2 for Conv-LDHs and UL-LDHs at 30 ℃ and 1 atm

圖7 不同動(dòng)力學(xué)模型下Conv-LDH和UL-LDHs的CO2吸附擬合曲線對(duì)比 Fig.7 Comparison of different kinetic models with experimental data of CO2 adsorption kinetics

根據(jù)LOGANATHAN[17]的報(bào)道，雙指數(shù)模型可對(duì)同時(shí)存在物理和化學(xué)吸附的吸附過程進(jìn)行較好地解釋。表5中A1、A2和K1、K2為分別表示雙指數(shù)模型中第1、第2兩種吸附機(jī)理作用下的CO2吸附量和吸附速率常數(shù)，由表中A2數(shù)據(jù)可知，第2機(jī)理對(duì)Conv-LDH的吸附貢獻(xiàn)較小，對(duì)UL10-LDH、UL30-LDH、UL50-LDH貢獻(xiàn)呈明顯增大而后略有下降趨勢(shì)，模型中A2變化趨勢(shì)與樣品實(shí)際吸附曲線(圖7)中前15 min快速吸附階段的CO2吸附量變化規(guī)律基本一致，模型中吸附速率常數(shù)K2也要遠(yuǎn)大于K1，由此可推斷出：第二機(jī)理符合CO2的化學(xué)吸附；第1吸附機(jī)理下CO2吸附量(A1)隨著超聲強(qiáng)度的增加而增大，與材料孔容的變化規(guī)律一致(表1)，且K1較小，與物理吸附特性相似。整體來(lái)看，當(dāng)制備過程中引入較低強(qiáng)度的超聲時(shí)(UL10-LDH)，材料的化學(xué)吸附便得到明顯增強(qiáng)，當(dāng)處于相對(duì)最佳超聲強(qiáng)度時(shí)(UL30-LDH)，材料的化學(xué)吸附和物理吸附都得到增強(qiáng)，當(dāng)超聲強(qiáng)度過高時(shí)(UL50-LDH)，材料的化學(xué)吸附受到抑制，與上述XPS表征中游離氨基的含量變化趨勢(shì)一致。

4 結(jié) 論

本文利用超聲輔助表面活性劑法成功制備了氨基改性MgAl LDHs，以N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷為改性劑，在較優(yōu)的超聲強(qiáng)度(195 W)下材料的CO2吸附容量達(dá)1.65 mmol?g-1，與未經(jīng)超聲處理的材料相比提高了50%。表征結(jié)果表明，超聲輔助處理明顯改善了材料的表面形貌，不僅有利于CO2的物理吸附，也為化學(xué)吸附提供了更多的吸附位點(diǎn)。超聲輔助處理能有效增強(qiáng)材料化學(xué)吸附性能的原因可歸結(jié)于游離氨基的含量提高、質(zhì)子化氨基的含量降低。動(dòng)力學(xué)模型擬合證實(shí)了氨基改性LDHs的CO2吸附受物理吸附和化學(xué)吸附兩種機(jī)理控制，隨著超聲強(qiáng)度的提高，LDHs化學(xué)吸附先得到增強(qiáng)，隨后是物理吸附，當(dāng)超聲強(qiáng)度過大時(shí)，化學(xué)吸附受到抑制。此外，相較于之前報(bào)道的氨基改性方法，該方法避開了乙醇胺、甲苯等有機(jī)溶劑，在不增加制備時(shí)間的前提下顯著提高材料的CO2吸附性能，更具有經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性。