CN114031701A - 一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用；该制备方法，包括以下步骤：a)将树脂溶胀后，与1,1,3,3‑四甲基胍混合，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第一反应产物；b)将步骤a)得到的第一反应产物沥干水分后，先加入四氢呋喃、碘甲烷和氢氧化钠水溶液，再加入四丁基溴化铵，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第二反应产物；c)将步骤b)得到的第二反应产物过滤后，加入Na2CO3溶液进行若干次离子交换反应，最后经水洗、过滤和干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。与现有技术相比，本发明提供的制备方法得到双季铵二氧化碳吸附树脂在不影响吸附速率的前提下提高了二氧化碳吸附树脂的吸附性能。

Description

一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，更具体地说，是涉及一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用。
背景技术
DAC(Direct Air Capture)技术，即直接空气捕集二氧化碳技术是目前一种常用的二氧化碳捕集技术，负载着碳酸根的纳米多孔材料可以作为DAC技术的吸附剂用于二氧化碳的吸附和解吸附。在吸附二氧化碳时材料中发生的化学反应首先是水的电离，如反应(1)所示；水电离出的氢离子和材料中的碳酸根离子结合生成碳酸氢根离子；水电离的氢氧根离子可以和空气中的二氧化碳结合生成氢氧根离子，二氧化碳被吸附，如反应(2)、(3)所示；吸附完成后碳酸根离子转化为碳酸氢根离子，湿度升高时两个碳酸氢根离子结合生成碳酸根离子和二氧化碳，二氧化碳被释放，如反应(4)所示。
Figure BDA0003410342680000011
Figure BDA0003410342680000012
Figure BDA0003410342680000013
Figure BDA0003410342680000014
水分子数少时，碳酸根离子水解自由能小于0，热力学上碳酸根离子存在自发水解产生碳酸氢根离子和氢氧根离子的趋势；当水分子增多时，水解自由能逐渐增大变为正值，且水分子数增加至超过20个时水解自由能变化趋于平缓，此时碳酸根离子不再具有自发水解趋势，而水解逆反应具有自发进行的趋势，即碳酸氢根离子和氢氧根离子自发生成碳酸根离子。因此材料可以在干燥时吸附空气中二氧化碳，湿润时解吸附二氧化碳。
即在纳米约束下，相当部分的水合反应可逆。通过控制与碳酸根结合的水分子数(湿度)，可以控制化学反应自发的进行方向，如反应式(5)。
Figure BDA0003410342680000015
常见的纳米多孔材料如石墨烯、活性炭等，在含有碳酸根的溶液中浸泡过后，能够负载碳酸根，同时拥有了二氧化碳吸附能力。然而由于碳酸根与纳米材料之间并没有形成化学键，负载方式为普通的物理负载，因此在使用过程中碳酸根极易脱落或被水冲走，损耗很大，随着使用次数的增加材料的吸附性能会大幅降低。
目前性能较稳定的DAC吸附剂为阴离子交换树脂，它是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。如反应式(6)所示，其为季铵型阴离子交换树脂的制备过程：氯甲基聚苯乙烯与三甲胺反应后生成强碱型阴离子交换树脂，其中与苯环相连的带正电的基团-N+(CH3)3为季铵基，负载的阴离子官能团为氯离子，通过在碳酸钠溶液中进行离子交换，该树脂能够将氯离子(Cl-)替换为碳酸根(CO3 2-)，从而拥有了二氧化碳吸附能力。
Figure BDA0003410342680000021
但是，由于季铵基团的含量有限，传统季铵型阴离子交换树脂能够负载的碳酸根的量受到极大限制，即1mol树脂仅能负载0.5mol碳酸根，导致单位质量树脂的吸附性能较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法得到的双季铵二氧化碳吸附树脂在不影响吸附速率的前提下提高了二氧化碳吸附树脂的吸附性能，即同质量的树脂，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂的二氧化碳吸附量更高。
本发明提供了一种双季铵二氧化碳吸附树脂的制备方法，包括以下步骤：
a)将树脂溶胀后，与1,1,3,3-四甲基胍混合，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第一反应产物；
b)将步骤a)得到的第一反应产物沥干水分后，先加入四氢呋喃、碘甲烷和氢氧化钠水溶液，再加入四丁基溴化铵，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第二反应产物；
c)将步骤b)得到的第二反应产物过滤后，加入Na2CO3溶液进行若干次离子交换反应，最后经水洗、过滤和干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
优选的，步骤a)中所述树脂为氯甲基化的聚苯乙烯树脂，交联度为5％～10％，氯含量为2mmol/g～6mmol/g。
优选的，步骤a)中所述溶胀的过程所用的溶胀剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、苯和甲苯中的一种或多种；所述溶胀剂的用量为每1g树脂用2ml～10ml溶胀剂溶胀；所述溶胀的时间为10h～30h。
优选的，步骤a)中所述树脂与1,1,3,3-四甲基胍的摩尔比为1：(2～4)。
优选的，步骤a)中所述洗涤的过程具体为：
将过滤后的产物依次进行第一次水洗、1mol/L的盐酸水溶液洗涤、第二次水洗至中性、1mol/L的NaOH水溶液淋洗至流出液检测无Cl-，最后第三次水洗至中性，得到第一反应产物。
优选的，步骤b)中所述四氢呋喃的用量为每1g步骤a)的树脂用0.5ml～1.5ml四氢呋喃浸没；所述碘甲烷与步骤a)的树脂的摩尔比为(2～4)：1；所述四氢呋喃与氢氧化钠水溶液的体积比为1：(2～5)，所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为0.8mol/L～1.2mol/L；所述四丁基溴化铵与步骤a)的树脂的质量比为1：(50～150)。
优选的，步骤c)中所述若干次离子交换反应的过程具体为：
将过滤后的第二反应产物，加入0.4mol/L～0.6mol/L的Na2CO3溶液50ml～150ml搅拌4h～8h，然后过滤、水洗、再过滤，完成一次离子交换；重复上述离子交换4～6次。
优选的，步骤c)中所述干燥的过程具体为：
在30℃～70℃通风条件下干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
本发明还提供了一种双季铵二氧化碳吸附树脂，采用上述技术方案所述的制备方法制备而成。
本发明还提供了一种直接空气捕集二氧化碳的方法，采用上述技术方案所述的双季铵二氧化碳吸附树脂作为DAC吸附剂用于二氧化碳的吸附和解吸附。
本发明提供了一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用；该制备方法，包括以下步骤：a)将树脂溶胀后，与1,1,3,3-四甲基胍混合，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第一反应产物；b)将步骤a)得到的第一反应产物沥干水分后，先加入四氢呋喃、碘甲烷和氢氧化钠水溶液，再加入四丁基溴化铵，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第二反应产物；c)将步骤b)得到的第二反应产物过滤后，加入Na2CO3溶液进行若干次离子交换反应，最后经水洗、过滤和干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。与现有技术相比，本发明提供的制备方法以1,1,3,3-四甲基胍为反应原料，在特定工艺步骤、条件及参数下，实现整体较好的相互作用，从而制备得到双季铵二氧化碳吸附树脂；该双季铵二氧化碳吸附树脂在不影响吸附速率的前提下提高了二氧化碳吸附树脂的吸附性能，即同质量的树脂，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂的二氧化碳吸附量更高。实验结果表明，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.040mmol·g-1·min-1～0.043mmol·g-1·min-1，吸附量为1.28mmol/g～1.31mmol/g。
同时，本发明提供的制备方法具有工艺简单、能耗低、经济环保等优点，且成本低，因此在DAC技术领域中将有着良好的应用前景和潜力。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种双季铵二氧化碳吸附树脂的制备方法，包括以下步骤：
a)将树脂溶胀后，与1,1,3,3-四甲基胍混合，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第一反应产物；
b)将步骤a)得到的第一反应产物沥干水分后，先加入四氢呋喃、碘甲烷和氢氧化钠水溶液，再加入四丁基溴化铵，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第二反应产物；
c)将步骤b)得到的第二反应产物过滤后，加入Na2CO3溶液进行若干次离子交换反应，最后经水洗、过滤和干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
本发明首先将树脂溶胀后，与1,1,3,3-四甲基胍混合，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第一反应产物。在本发明中，所述树脂优选为氯甲基化的聚苯乙烯树脂，交联度优选为5％～10％，更优选为6％，氯含量优选为2mmol/g～6mmol/g，更优选为3mmol/g～4mmol/g。本发明对所述树脂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。
在本发明中，所述溶胀的过程所用的溶胀剂优选选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃、苯和甲苯中的一种或多种，更优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；本发明对所述溶胀剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述溶胀剂的用量优选为每1g树脂用2ml～10ml溶胀剂溶胀，更优选为5ml。
在本发明中，所述溶胀的时间优选为10h～30h，更优选为24h。
溶胀后，本发明优选还包括：
过滤，大量水洗，真空干燥至恒重；之后再与1,1,3,3-四甲基胍混合。
在本发明中，所述1,1,3,3-四甲基胍的结构式如下：
Figure BDA0003410342680000051
本发明对所述1,1,3,3-四甲基胍的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。
在本发明中，所述树脂与1,1,3,3-四甲基胍的摩尔比优选为1：(2～4)，更优选为1：3。
本发明对所述混合的过程没有特殊限制，优选采用在溶胀后的树脂中逐滴加入1,1,3,3-四甲基胍的技术方案即可。
本发明在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，优选为在60℃下搅拌反应12h；所述搅拌优选采用本领域技术人员熟知的磁力搅拌即可。
在本发明中，所述过滤的目的是过滤出树脂；所述洗涤的过程优选具体为：
将过滤后的产物依次进行第一次水洗、1mol/L的盐酸水溶液洗涤、第二次水洗至中性、1mol/L的NaOH水溶液淋洗至流出液检测无Cl-，最后第三次水洗至中性，得到第一反应产物。
得到所述第一反应产物后，本发明将得到的第一反应产物沥干水分后，先加入四氢呋喃、碘甲烷和氢氧化钠水溶液，再加入四丁基溴化铵，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第二反应产物。
本发明对所述四氢呋喃(THF)、碘甲烷、氢氧化钠水溶液和四丁基溴化铵的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述四氢呋喃的用量优选为每1g步骤a)的树脂用0.5ml～1.5ml四氢呋喃浸没，更优选为1ml。在本发明中，所述碘甲烷与步骤a)的树脂的摩尔比优选为(2～4)：1，更优选为2：1。在本发明中，所述四氢呋喃与氢氧化钠水溶液的体积比优选为1：(2～5)，更优选为1：2.5；所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为0.8mol/L～1.2mol/L，更优选为1mol/L。在本发明中，所述四丁基溴化铵与步骤a)的树脂的质量比优选为1：(50～150)，更优选为1：100。
本发明在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，优选为在60℃下搅拌反应12h；所述搅拌优选采用本领域技术人员熟知的磁力搅拌即可。
在本发明中，所述过滤的目的是过滤出树脂；所述洗涤的过程优选具体为：
将过滤后的产物依次进行第一次水洗、1mol/L的盐酸水溶液洗涤、第二次水洗至中性、1mol/L的NaOH水溶液淋洗至流出液检测无Cl-，最后第三次水洗至中性，得到第二反应产物。
得到所述第二反应产物后，本发明将得到的第二反应产物过滤后，加入Na2CO3溶液进行若干次离子交换反应，最后经水洗、过滤和干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。本发明对所述Na2CO3溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。
在本发明中，所述若干次离子交换反应的过程优选具体为：
将过滤后的第二反应产物，加入0.4mol/L～0.6mol/L的Na2CO3溶液50ml～150ml搅拌4h～8h，然后过滤、水洗、再过滤，完成一次离子交换；重复上述离子交换4～6次；
更优选为：
将过滤后的第二反应产物，加入0.5mol/L的Na2CO3溶液100ml搅拌6h，然后过滤、水洗、再过滤，完成一次离子交换；重复上述离子交换5次。
本发明对所述水洗和过滤的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的大量DI水冲洗过滤即可。
在本发明中，所述干燥的过程优选具体为：
在30℃～70℃通风条件下干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
本发明提供的制备方法制备得到的双季铵二氧化碳吸附树脂，在与苯环连接的氯甲基上负载了两个季铵基团，相比传统季铵型阴离子交换树脂将季铵基团的含量提高了一倍，即1mol树脂能够负载1mol碳酸根，大大提高了树脂的二氧化碳吸附性能。
本发明还提供了一种双季铵二氧化碳吸附树脂，采用上述技术方案所述的制备方法制备而成。本发明提供的制备方法以1,1,3,3-四甲基胍为反应原料，在特定工艺步骤、条件及参数下，实现整体较好的相互作用，从而制备得到双季铵二氧化碳吸附树脂；普通树脂或膜的二氧化碳吸附能力为0.55mmol/g～0.9mmol/g，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂的二氧化碳吸附能力能够达到1.3mmol/g～1.4mmol/g，在同等质量下，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂的二氧化碳吸附性能更好；与此同时，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂的基底仍具有多级孔结构，其吸附速率与普通树脂相比几乎一致。因此本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂在不影响吸附速率的前提下，提高了树脂的二氧化碳吸附性能。
本发明还提供了一种直接空气捕集二氧化碳的方法，采用上述技术方案所述的双季铵二氧化碳吸附树脂作为DAC吸附剂用于二氧化碳的吸附和解吸附。
本发明提供了一种双季铵二氧化碳吸附树脂及其制备方法和应用；该制备方法，包括以下步骤：a)将树脂溶胀后，与1,1,3,3-四甲基胍混合，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第一反应产物；b)将步骤a)得到的第一反应产物沥干水分后，先加入四氢呋喃、碘甲烷和氢氧化钠水溶液，再加入四丁基溴化铵，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第二反应产物；c)将步骤b)得到的第二反应产物过滤后，加入Na2CO3溶液进行若干次离子交换反应，最后经水洗、过滤和干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。与现有技术相比，本发明提供的制备方法以1,1,3,3-四甲基胍为反应原料，在特定工艺步骤、条件及参数下，实现整体较好的相互作用，从而制备得到双季铵二氧化碳吸附树脂；该双季铵二氧化碳吸附树脂在不影响吸附速率的前提下提高了二氧化碳吸附树脂的吸附性能，即同质量的树脂，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂的二氧化碳吸附量更高。实验结果表明，本发明提供的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.040mmol·g-1·min-1～0.043mmol·g-1·min-1，吸附量为1.28mmol/g～1.31mmol/g。
同时，本发明提供的制备方法具有工艺简单、能耗低、经济环保等优点，且成本低，因此在DAC技术领域中将有着良好的应用前景和潜力。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售。
实施例1
(1)将20g树脂(氯甲基化的聚苯乙烯树脂，交联度为6％，氯含量为3.95mmol/g，摩尔量155.5mol)，用100ml溶胀剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶胀24h后过滤，大量水洗，真空干燥至恒重；然后逐滴加入树脂3倍摩尔量的1,1,3,3-四甲基胍，在磁力搅拌下进行反应，于60℃环境中反应12h；再经过滤，大量水洗，用1mol/L的盐酸水溶液洗涤，大量水洗至中性，1mol/L的NaOH水溶液淋洗至流出液检测无Cl-，再大量水洗至中性，得到第一反应产物。
(2)将步骤(1)得到的第一反应产物沥干水分后，加入20ml四氢呋喃(THF)、树脂2倍摩尔量的碘甲烷及50ml氢氧化钠水溶液(1mol/L)，然后加入0.2g四丁基溴化铵，在磁力搅拌下进行反应，在60℃搅拌反应12h；再过滤出树脂，大量水洗，用1mol/L的盐酸水溶液洗涤，大量水洗至中性，1mol/L的NaOH水溶液淋洗至流出液检测无Cl-，再大量水洗至中性，得到第二反应产物。
(3)将步骤(2)得到的第二反应产物过滤，加入0.5mol/L的Na2CO3溶液100ml搅拌6h进行离子交换后过滤，大量DI水冲洗，再过滤，重复离子交换过程5次后，大量DI水冲洗过滤，在50℃通风条件下干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
本发明实施例1提供的制备方法得到的双季铵二氧化碳吸附树脂的具体结构式如下：
Figure BDA0003410342680000091
上述制备方法的反应式如下：
Figure BDA0003410342680000092
经检测，检测方式(其他实施例及对比例的检测方式相同)：将0.025g材料及二氧化碳检测仪放入有机玻璃箱体内(检测前已测得检测系统减去二氧化碳检测仪后的体积为4.5L)，记录二氧化碳初始浓度为563ppm，经过32min后，测试系统内的二氧化碳浓度不再变化，记录此时的二氧化碳浓度为385ppm，经过换算，本发明实施例1提供的制备方法得到的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.041mmol·g-1·min-1，吸附量为1.31mmol/g。
实施例2
采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(3)中在70℃通风条件下干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
经检测，本发明实施例2提供的制备方法得到的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.043mmol·g-1·min-1，吸附量为1.28mmol/g。
实施例3
采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(3)中在30℃通风条件下干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
经检测，本发明实施例3提供的制备方法得到的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.040mmol·g-1·min-1，吸附量为1.30mmol/g。
对比例1
采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(1)中使用四甲基乙二胺作为反应物代替1,1,3,3-四甲基胍；最终制备出双季铵二氧化碳吸附树脂。
经检测，对比例1制备得到的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.043mmol·g-1·min-1，吸附量为1.19mmol/g。
对比例2
采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(1)中使用三甲胺作为反应物代替1,1,3,3-四甲基胍，且省略步骤(2)；最终制备出单季铵二氧化碳吸附树脂。
经检测，对比例2制备得到的单季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.018mmol·g-1·min-1，吸附量为0.64mmol/g。
对比例3
采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(1)中使用四甲基脲作为反应物代替1,1,3,3-四甲基胍；最终制备出双季铵二氧化碳吸附树脂。
经检测，对比例3制备得到的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附量<0.1mmol/g(0.08mmol/g几乎无吸附能力)。
对比例4
采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(1)中于40℃环境中反应；最终制备出双季铵二氧化碳吸附树脂。
经检测，对比例4制备得到的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.035mmol·g-1·min-1，吸附量为1.08mmol/g。
对比例5
采用实施例1提供的制备方法，区别在于：步骤(3)中在80℃通风条件下干燥；最终制备出双季铵二氧化碳吸附树脂。
经检测，对比例5制备得到的双季铵二氧化碳吸附树脂对CO2的吸附速率为0.025mmol·g-1·min-1，吸附量为0.73mmol/g。
应用实施例
在实际应用中，材料对吸附环境没有特殊要求，只需将材料置于通风干燥环境中晾干(或置于温度不超过45℃的烘箱中烘干)，在这个过程中，材料会自行吸附环境中的二氧化碳，材料越干燥，吸附的二氧化碳越多，直至材料完全干燥，此时材料吸附饱和。
如将50g材料平铺在培养皿中置于温度为45℃的鼓风干燥箱中，半小时后取出，此时材料完全干燥，吸附饱和，再将材料放入50L的有机玻璃腔体内，在常温下对其进行喷淋洒水，材料加湿后自行释放二氧化碳，产生的二氧化碳可用气泵抽出用于其他应用场景中。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双季铵二氧化碳吸附树脂的制备方法，包括以下步骤：
a)将树脂溶胀后，与1,1,3,3-四甲基胍混合，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第一反应产物；
b)将步骤a)得到的第一反应产物沥干水分后，先加入四氢呋喃、碘甲烷和氢氧化钠水溶液，再加入四丁基溴化铵，在50℃～60℃下搅拌反应6h～24h，再经过滤和洗涤，得到第二反应产物；
c)将步骤b)得到的第二反应产物过滤后，加入Na2CO3溶液进行若干次离子交换反应，最后经水洗、过滤和干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述树脂为氯甲基化的聚苯乙烯树脂，交联度为5％～10％，氯含量为2mmol/g～6mmol/g。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述溶胀的过程所用的溶胀剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、苯和甲苯中的一种或多种；所述溶胀剂的用量为每1g树脂用2ml～10ml溶胀剂溶胀；所述溶胀的时间为10h～30h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述树脂与1,1,3,3-四甲基胍的摩尔比为1：(2～4)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述洗涤的过程具体为：
将过滤后的产物依次进行第一次水洗、1mol/L的盐酸水溶液洗涤、第二次水洗至中性、1mol/L的NaOH水溶液淋洗至流出液检测无Cl-，最后第三次水洗至中性，得到第一反应产物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述四氢呋喃的用量为每1g步骤a)的树脂用0.5ml～1.5ml四氢呋喃浸没；所述碘甲烷与步骤a)的树脂的摩尔比为(2～4)：1；所述四氢呋喃与氢氧化钠水溶液的体积比为1：(2～5)，所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为0.8mol/L～1.2mol/L；所述四丁基溴化铵与步骤a)的树脂的质量比为1：(50～150)。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述若干次离子交换反应的过程具体为：
将过滤后的第二反应产物，加入0.4mol/L～0.6mol/L的Na2CO3溶液50ml～150ml搅拌4h～8h，然后过滤、水洗、再过滤，完成一次离子交换；重复上述离子交换4～6次。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述干燥的过程具体为：
在30℃～70℃通风条件下干燥，得到双季铵二氧化碳吸附树脂。
9.一种双季铵二氧化碳吸附树脂，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的制备方法制备而成。
10.一种直接空气捕集二氧化碳的方法，其特征在于，采用权利要求9所述的双季铵二氧化碳吸附树脂作为DAC吸附剂用于二氧化碳的吸附和解吸附。
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