氨基化固体吸附材料（Amine-functionalized-adsorbents）在绿色化学领域扮演着重要的角色，比如催化剂的负载、固相萃取、重金属吸附、CO2捕捉、气体分离等。氨基是一种亲核性基团，可以通过亲核反应制备鳌合型胺配体催化剂。另外，氨基质子化后，可以通过静电作用吸附重金属离子等。

在碳中和背景下的CO2捕捉领域，氨基化的固体吸附材料，由于其稳定和低能耗的特点，成为CCUS领域潜力最大的技术之一。

可以针对不同多孔材料进行氨基化修饰，包括二氧化硅、沸石分子筛、树脂、氧化铝等，通过改性实现新的功能化材料。根据氨基化方法的不同，氨基化吸附材料主要分为三类：浸渍型、接枝型、聚合型。

「浸渍型」

浸渍是依靠物理的方式，将胺浸渍到载体材料的分子筐中。方法是将载体与所需胺在甲醇溶液中搅拌12~24h，然后在大约70℃下通过蒸发提取溶剂，将胺浸渍到孔窗中。胺通过范德华力保留在可用的孔隙空间中。

大型的氨基聚合物，如聚乙烯亚胺（PEI），通常用于形成浸渍类氨基固体，因为它们的大链产生更大的范德华力，故而功能化材料能保持更好的循环再生能力。较短的胺段（如PEHA、DEA、MDEA或TEPA），由于范德华力的粘附性较低，它们表现出较高的循环浸出性。短链胺更适合用作于接枝型或聚合型的负载方法，因为较低的活化能和有助于促进接枝。

研究表明，70-75℃是大多数浸渍型吸附剂的理想温度。在超过75℃的温度下，热力学平衡将转向有利于解吸，吸附能力将降低。

「接枝型」

接枝型氨基化吸附剂依靠化学共价的方式结合，将氨基硅烷接枝到目标界面上制备吸附剂。常见的氨基硅烷，如MAPS，DMAPS，APTES或TMDA，通常在甲苯等挥发性溶剂中溶解，随后将固体基材加入到溶液中，在80℃回流状态下加热24h，以促进共价固定。

在共价结合中，目标界面上的-OH基团与有机硅烷的中心键合以实现胺固定。接枝的氨基固体通常比浸渍类吸附效率低，因为它们的共价附着减少了活性吸附位点的数量。

但在热稳定性上，接枝型材料性能更优。比如，用APTES接枝分子筛SBA-15，在120℃热再生的条件下进行20次循环吸附与再生过程，材料表现出了较高的稳定性。一种平衡吸附能力和提高循环稳定性的方法是将浸渍和接枝方法结合到一起，制备杂化的固体。

「聚合型」

聚合型是一类相对较新的氨基化方法，此类材料将共价系多胺链整合到多孔基材中，通过C-O键结合目标界面，并在尾部有多个氨基用于吸附。此类固定化方式相比于接枝类材料有更大的吸附容量的提升，并且具有优异的热稳定性。

部分图片信息引用自:

Gelles, T., Lawson, S., Rownaghi, A.A. et al. Recent advances in development of amine functionalized adsorbents for CO2 capture. Adsorption 26, 5–50 (2020). https://doi.org/10.1007/s10450-019-00151-0

部分图片信息引用自:

Gelles, T., Lawson, S., Rownaghi, A.A. et al. Recent advances in development of amine functionalized adsorbents for CO2 capture. Adsorption 26, 5–50 (2020). https://doi.org/10.1007/s10450-019-00151-0