發(fā)布時間：2024-05-31 05:39

　　小分子氣體的分離與純化工藝對于現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的氣體分離與純化技術(shù)強烈依賴于高能源消耗和高成本的低溫精餾或液體吸附劑。相比之下,基于非熱驅(qū)動的吸附分離技術(shù)被認為有望取代傳統(tǒng)的分離技術(shù)。這種吸附分離技術(shù)的分離效率一般取決于固體吸附劑的內(nèi)部孔隙和表面性質(zhì)。與沸石和活性炭等傳統(tǒng)的多孔材料相比,金屬-有機框架材料(MOFs)作為一種新型的多孔材料,能夠?qū)崿F(xiàn)對孔隙結(jié)構(gòu)的精確調(diào)整和功能化。這些獨特的性質(zhì)使得MOFs在氣體存儲與分離領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。本文圍繞如何兼顧優(yōu)異的氣體分離性能、較高的吸附儲量和低的吸附劑再生成本,如何實現(xiàn)對相似物理性質(zhì)的混合氣體的高效分離等問題,設(shè)計并制備了一系列功能化MOFs材料,探究了其對CO2捕獲和輕質(zhì)烴分離的性能及其機制。選用有機配體5-氨基-1,3-苯二丙烯酸與六水合硝酸鋅成功合成鋅基金屬-有機框架材料ZJU-198。氣體吸附研究表明,ZJU-198憑借其合適的窗口尺寸(3.6 A)實現(xiàn)了環(huán)境條件下(1.0 bar,298K)N2的零吸附,同時對CO2呈現(xiàn)較高的吸附儲量(105.8 cm3·cm-3)。基于ZJU-198物理吸附的尺寸篩分,其對CO...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１８８１１對＾１（＾３結(jié)構(gòu)、化學(xué)和應(yīng)用的影響網(wǎng)

與沸石和活性炭等傳統(tǒng)的多孔材料相比，金屬－有機框架材料（ＭＯＦｓ）或多??孔配位聚合物（ＰＣＰｓ）作為一種新型的多孔材料，能夠?qū)崿F(xiàn)對孔隙結(jié)構(gòu)精確的調(diào)??整和功能化。金屬離子／團簇（ＳＢＵ）（圖１．１［９］）與合適的有機配體可以自組裝成??多種多樣的ＭＯＦｓ材料。沸石材料作為一種常....

圖１．２ＭＯＦＳ網(wǎng)狀化學(xué)構(gòu)成的二元框架ｔ１９］

、ｗ》Ｚ??Ａ?美「．＇“］??圖１．１８８１１對＾１（＾３結(jié)構(gòu)、化學(xué)和應(yīng)用的影響網(wǎng)。＼？＾８豐富的化學(xué)結(jié)構(gòu)是建立在３８１＾結(jié)??構(gòu)多樣性的基礎(chǔ)上的。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｉｍｐａｃｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＳＢＵ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，?ａｎｄ?ａ....

圖１．３吸附質(zhì)氣體分子的重要物理參數(shù)［５＼??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｉｍｐｏｒｔａｎｔ?ｐｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｓｅｌｅｃｔｅｄｇａｓ?ａｄｓｏｒｂａｔｅｓ［５０］．??

Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｉｍｐｏｒｔａｎｔ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｓｅｌｅｃｔｅｄ?ｇａｓ?ａｄｓｏｒｂａｔｅｓ［５０］．??大多數(shù)情況下，針對吸附質(zhì)的分子大小、形狀、極性、極化率、配位能力、??構(gòu)象等（圖１．３）差異來調(diào)控ＭＯＦｓ吸附劑孔結(jié)構(gòu)的尺寸大小、形....

圖１．４（ａ）ＵＴＳＡ－１６直徑約４．５Ａ的空腔結(jié)構(gòu)

Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋、乙１１２＋）上［９４’９５］。有趣的是，ｍｍｅｎ?修飾的?Ｍ２（ｄｏｂｐｄｃ）對??Ｃ０２吸附發(fā)生了不同尋常的階梯狀“相變”。光譜、衍射和計算研究表明，這種急??劇快速的吸附行為源于一個前所未有的協(xié)同二氧化碳插入過程（圖１．５?ａ和ｂ）。?....

本文編號：3985189