本發(fā)明屬于復(fù)合材料，具體涉及一種多孔有機(jī)聚合物cigs薄膜電池尾氣凈化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、光伏發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源技術(shù)，近年來(lái)得到了迅猛發(fā)展。特別是銅銦鎵硒（cigs）薄膜太陽(yáng)能電池，因其高光吸收系數(shù)、高轉(zhuǎn)化效率、高穩(wěn)定性和低溫度系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來(lái)太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展方向。然而，cigs薄膜太陽(yáng)能電池在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含有h2s和h2se的劇毒氣體，這些氣體的處理成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

2、在現(xiàn)有的脫硫技術(shù)中，濕法和干法是兩種主要的處理手段。濕法雖然操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性廣，但存在能耗大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重和廢液處理困難等問(wèn)題。干法則以克勞斯法和活性炭法為主，但這些方法通常需要較高的反應(yīng)溫度，且存在脫硫效率不高和尾氣殘留的問(wèn)題。特別是在cigs薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)過(guò)程中，由于尾氣溫度為常溫，傳統(tǒng)的金屬氧化物基脫硫劑無(wú)法在這種條件下有效工作，需要額外的加熱設(shè)備，增加了能耗和成本。

3、在這樣的背景下，多孔有機(jī)聚合物作為一種新型的吸附材料，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，開(kāi)始受到研究者的關(guān)注。多孔有機(jī)聚合物具有高比表面積、可調(diào)節(jié)的孔隙結(jié)構(gòu)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以及可通過(guò)功能化改性引入特定活性位點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，這些特性使得多孔有機(jī)聚合物在氣體吸附、分離和催化等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。

4、針對(duì)cigs薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線中產(chǎn)生的尾氣，研究者們正在探索使用多孔有機(jī)聚合物作為脫硫劑的可能性。與傳統(tǒng)的金屬氧化物脫硫劑相比，多孔有機(jī)聚合物能夠在常溫下工作，無(wú)需額外的加熱設(shè)備，這大大降低了能耗。此外，通過(guò)精確控制多孔有機(jī)聚合物的孔隙結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的引入，可以提高其對(duì)h2s和h2se的選擇性吸附能力，從而實(shí)現(xiàn)高效脫硫。

5、專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)cn?116474745?b公開(kāi)了一種基于多孔聚合物的氧化鐵脫硫劑及其制備方法，通過(guò)設(shè)計(jì)合成一種多孔聚合物，再在多孔聚合物上負(fù)載氧化鐵，制備了脫硫劑，此發(fā)明制備的多孔聚合物具有較大的比表面積，孔隙內(nèi)部包含吡啶堿性雜環(huán)化合物，一方面多孔性使氣體能夠順利通過(guò)的同時(shí)可以使堿性雜環(huán)基團(tuán)與硫化氫發(fā)生反應(yīng)；另一方面負(fù)載的氧化鐵可以與硫化氫反應(yīng)脫硫；然而該脫硫劑在尾氣凈化過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)坍塌的現(xiàn)象，影響脫硫劑的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種多孔有機(jī)聚合物cigs薄膜電池尾氣凈化劑及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有脫硫技術(shù)在常溫下效率不高、成本較高等問(wèn)題，為光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。本發(fā)明的尾氣凈化劑常溫下可用，脫硫效率高，可用于去除銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)過(guò)程中排放的尾氣，也可用于其他脫硫場(chǎng)景，市場(chǎng)前景佳。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明一方面是提供了一種多孔有機(jī)聚合物cigs薄膜電池尾氣凈化劑，其特征在于由以下原料制成：按重量份計(jì)，所述尾氣凈化劑包含以下原料：多孔有機(jī)聚合物50-75份、活性組分10-35份；其中，所述活性組分為氫氧化銅和/或高錳酸鹽。

4、在一些實(shí)施方式中，所述多孔有機(jī)聚合物的制備方法，包含如下步驟：

5、s1.?將2-三丁基甲錫烷基噻吩、四(三苯基膦)鈀和2,4,6-三溴苯-1,3,5-三醇、甲苯加入至反應(yīng)釜中，在惰性氣體保護(hù)氛圍下，加熱至100-120℃，攪拌反應(yīng)20-28h，冷卻，萃取，得到有機(jī)層；

6、s2.?將步驟s1得到的有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，通過(guò)層析柱純化后得到中間產(chǎn)物；

7、s3.?將步驟s2得到的中間產(chǎn)物、三乙胺、無(wú)水n,n-二甲基乙酰胺加入至反應(yīng)釜中，在冰水浴中攪拌20-40min，再加入2,4,6-三(4-(溴甲基)苯基)-1,3,5-三嗪，在冰水浴中繼續(xù)攪拌20-40min，加熱至20-25℃反應(yīng)20-30min，再加熱升溫至100-120℃反應(yīng)20-28h，冷卻至室溫，抽濾，洗滌，干燥，得到多孔有機(jī)聚合物。

8、在一些實(shí)施方式中，步驟s1中所述2-三丁基甲錫烷基噻吩和2,4,6-三溴苯-1,3,5-三醇的摩爾比為（3.2-3.8）：1。

9、進(jìn)一步地，步驟s1中所述2-三丁基甲錫烷基噻吩和2,4,6-三溴苯-1,3,5-三醇的摩爾比為3.5：1。

10、在一些實(shí)施方式中，步驟s3中所述中間產(chǎn)物和2,4,6-三(4-(溴甲基)苯基)-1,3,5-三嗪的摩爾比為1：（1.05-1.2）。

11、進(jìn)一步地，步驟s3中所述中間產(chǎn)物和2,4,6-三(4-(溴甲基)苯基)-1,3,5-三嗪的摩爾比為1：1.1。

12、優(yōu)選地，步驟s3中所述冰水浴的溫度為0℃。

13、進(jìn)一步地，步驟s2中所述中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式如下：

14、

15、本發(fā)明合成一種新型的多孔有機(jī)聚合物，合成過(guò)程中通過(guò)交聯(lián)作用有效避免了高分子鏈的折疊，從而形成了豐富的多孔結(jié)構(gòu)，這種超高交聯(lián)多孔聚合物具有優(yōu)異的微孔容積和比表面積特性，賦予了其出色的硫化氫吸附能力，并顯著增加了活性組分的位點(diǎn)，從而提高了脫硫的效率。

16、此外，本發(fā)明所合成的多孔聚合物內(nèi)含有均三嗪和噻吩官能團(tuán)，作為高電子密度的基團(tuán)，可以有效增加多孔有機(jī)聚合物表面的活性位點(diǎn)，從而提高對(duì)硫化氫的化學(xué)吸附能力；同時(shí)，均三嗪和噻吩基團(tuán)的引入可以調(diào)節(jié)多孔有機(jī)聚合物的孔隙結(jié)構(gòu)，包括孔徑大小和孔隙分布，有助于優(yōu)化氣體分子的擴(kuò)散路徑，提高脫硫劑的吸附容量和脫硫效率。

17、本發(fā)明采用多孔有機(jī)聚合物作為載體，不僅硫容和脫硫效率高，且脫硫過(guò)程迅速，可在常溫下用于處理cigs薄膜電池生產(chǎn)過(guò)程中的尾氣，具有廣闊的應(yīng)用前景。

18、在一些實(shí)施方式中，按重量份計(jì)，所述尾氣凈化劑還含有5-10份的改性劑。

19、在一些實(shí)施方式中，所述改性劑的制備方法，包含如下步驟：

20、將硬脂酸、丙酮加入至反應(yīng)釜中，攪拌，冷卻至0-5℃，滴加氯磺酸，保溫反應(yīng)1-2h，過(guò)濾，洗滌，干燥，得到改性劑。

21、在一些實(shí)施方式中，所述硬脂酸和氯磺酸的摩爾比為1：（1.1-1.5）。

22、進(jìn)一步地，所述硬脂酸和氯磺酸的摩爾比為1：1.25。

23、本發(fā)明的改性劑使用改性硬脂酸，一方面，硬脂酸可作潤(rùn)滑劑，能夠顯著提升原有凈化劑的強(qiáng)度，避免了在尾氣凈化過(guò)程中脫硫劑出現(xiàn)結(jié)構(gòu)坍塌的現(xiàn)象，有利于提高脫硫劑的使用壽命和穿透硫容；另一方面，改性劑中增加了極性磺酸基團(tuán)，這增強(qiáng)了其在原料體系中的相容性和分散性，同時(shí)，其可以與硫化物形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而有效地去除氣體中的硫化物。

24、本發(fā)明另一方面是提供了一種多孔有機(jī)聚合物cigs薄膜電池尾氣凈化劑的制備方法，包含如下步驟：

25、將多孔有機(jī)聚合物、活性組分、改性劑加入捏合機(jī)中，捏合均勻后擠壓成型，烘干，得到尾氣凈化劑。

26、在一些實(shí)施方式中，所述烘干的溫度為110-150℃，烘干的時(shí)間為10-20h。

27、在制備尾氣凈化劑的過(guò)程中，申請(qǐng)人通過(guò)控制烘干溫度來(lái)保持材料的結(jié)構(gòu)完整性，避免過(guò)度熱處理導(dǎo)致材料的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降；同時(shí)，多孔有機(jī)聚合物的孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生優(yōu)化，孔徑分布會(huì)變得更加均勻，孔隙率增加，有利于氣體分子的擴(kuò)散和吸附，從而提高脫硫劑的工作效率，確保材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命。

28、在一些實(shí)施方式中，所述h2s轉(zhuǎn)化率不低于90%，h2se轉(zhuǎn)化率不低于89%。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

30、1.?本發(fā)明的尾氣凈化劑常溫下可用，脫硫效率高，可用于去除銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)過(guò)程中排放的尾氣，也可用于其他脫硫場(chǎng)景，市場(chǎng)前景佳。

31、2.?本發(fā)明合成一種新型的多孔有機(jī)聚合物，具有優(yōu)異的微孔容積和比表面積特性，賦予了其出色的硫化氫吸附能力，并顯著增加了活性組分的位點(diǎn)，提高了脫硫的效率。此外，多孔聚合物內(nèi)含有均三嗪和噻吩官能團(tuán)，可以有效增加多孔有機(jī)聚合物表面的活性位點(diǎn)，從而提高對(duì)硫化氫的化學(xué)吸附能力；同時(shí)，可以調(diào)節(jié)多孔有機(jī)聚合物的孔隙結(jié)構(gòu)，提高脫硫劑的吸附容量和脫硫效率。

32、3.?本發(fā)明采用特殊的改性劑一方面能夠顯著提升原有凈化劑的強(qiáng)度，有利于提高脫硫劑的使用壽命和穿透硫容；另一方面，改性劑中的極性磺酸基團(tuán)，可以與硫化物形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而有效地去除硫化物。

33、4.?本發(fā)明在制備尾氣凈化劑的過(guò)程中通過(guò)控制烘干溫度來(lái)保持材料的結(jié)構(gòu)完整性，優(yōu)化多孔有機(jī)聚合物的孔隙結(jié)構(gòu)和分布，從而提高脫硫劑的工作效率和使用壽命。